Académie royale de Médecine de Belgique

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Texte Arsène Burny

(Séance du samedi 28 janvier 1984)

LES ONCOGÈNES  

par Arsène BURNY (Département de Biologie moléculaire de l’ULB – Rhode-St-Genèse ; Faculté des Sciences agronomiques de l’Etat, Gembloux ; Institut national de recherche vétérinaires, Uccle), invité, et Y. CLEUTER, D. COUEZ, D. GRÉGOIRE, R. KETTMANN, M. MAMMERICKX, G. MARBAIX, D. PORTETELLE, collaborateurs.

La transformation cancéreuse d’une cellule est un phénomène multifactoriel.  En termes statistiques, ceci a pour conséquence que la prévalence des tumeurs est une fonction complexe de l’âge.  En termes moléculaires, cette constatation sous-entend que plusieurs gènes sont impliqués.  Ceux-ci sont appelés oncogènes.  Un oncogène (ou plutôt un proto-oncogène) peut se définir comme suit :

c’est un gène eukaryote ;

il est conservé au cours de l’évolution ;

il remplit probablement d’importantes fonctions dans la cellule normale ;

il a le potentiel de devenir un déterminant oncogène dominant ;

il code pour une protéine.

Cette définition est un peu restrictive.  Elle s’applique parfaitement aux oncogènes véhiculés par les virus tumorigènes à action rapide (virus de leucémie aiguë par exemple) et aux oncogènes mis en évidence par transfection de cellules-cibles par du DNA extrait de tumeurs.  Les oncogènes portés par les virus de tumeurs à DNA n’ayant pas d’homologues cellulaires normaux, échappent à cette définition, du moins jusqu’au jour où leur origine sera clairement établie.

Oncogènes des virus de tumeurs à DNA

Depuis plusieurs années, on s’est rendu compte (G. Klein, ed., 1983) qu’une fraction du génome de ces virus, parfois très petite (4-5 %) suffit pour transformer une cellule-cible.  Par exemple, le fragment HpaI-E du DNA d’un virus adéno 5 qui représente 4,5 % du génome viral total suffit pour transformer la cellule-cible.  Cette transformation est cependant moins complète (les cellules sont fibroblastiques plutôt qu’épithéloïdes et croissent à densité moins élevée) que celle obtenue par transformation avec des fragments de DNA plus longs.  Les cellules transfectées par les petits fragments Hpal-E sont immortalisées.  La région HpaI-E est appelée E1A.  Les cellules transfectées par les fragments plus longs (E1A + partie 5ème terminale de E1B) sont complètement transformées.  Cette distinction entre immortalisation et transformation a pu être faite pour plusieurs virus à DNA et s’est avérée fertile pour une tentative de classification des oncogènes des rétrovirus (Land et al., 1983).   

Oncogènes des rétrovirus

Ces systèmes viraux ont conduit à une moisson de résultats ces dernières années (PK Vogt et H. Koprowski,ed., 1983).  Le tableau I donne quelques exemples illustrant les différences majeures existant parmi les oncogènes de rétrovirus actuellement connus.  Il est d’abord évident que la localisation subcellulaire des produits des oncogènes peut être soit le noyau, soit le cytoplasme, soit la membrane plasmique.  Il est possible que d’autres sites cellulaires s’avéreront importants aussi.  Ces diverses localisation suggèrent que les divers oncogènes agissant de manière différente soit suivant des chemins métaboliques différents soit suivant une cascade de réactions dans laquelle un oncogène agissant loin vers l’aval ne peut avoir d’effet que si les étapes préparatoires de la cascade ont bien eu lieu.  Un exemple de cet état de choses a été obtenu récemment, qui illustre d’ailleurs en même temps toute l’importance que revêt la cellule-cible dans les expériences de transformation, que celle-ci soit virale ou le résultat d’une transfection.  Le DNA correspondant à l’oncogène Ha-ras induit des foyers de cellules transformées sur un tapis de cellules d’une lignée murine établie, NIH-3T3.  Ce DNA est, par contre, sans effet sur des fibroblastes d’embryon de rat.  En essayant de complémenter l’oncogène Ha-ras par un produit viral (Land et al., 1983), il s’est avéré que l’association HA-ras et E1A (gène de fonction précoce d’adénovirus) permet pleinement la conversion d’une cellule normale en cellule transformée.  D’autres expériences dans d’autres laboratoires ont montré que E1A pouvait être remplacé par l’antigène grand T du virus du polyome ou par l’oncogène myc.  E1A, antigène grand T et myc sont interchangeables et sont nécessaires à la transformation par HA-ras si la cellule-cible n’est pas une lignée établie.  Ha-ras suffit pour induire l’état transformé.  Il est probablement important de remarquer ici que des carcinogènes chimiques peuvent jouer le rôle d’agent immortalisant et que les protéines correspondant à E1A, à l’antigène grand T, au gène myc ont une localisation nucléaire.  Au contraire les protéines codées par ras, src, abl (oncogène du virus de la leucémie d’Abelson), l’antigène moyen T,… vont se loger à la membrane plasmique.  Cette classification fonctionnelle des oncogènes a été récemment complétée par l’addition d’un troisième groupe comprenant fms (oncogène d’un virus de sarcome simien dont le produit protéique est voisin du facteur de croissance dérivé des thrombocytes).  Les oncogènes de ce dernier groupe peuvent transformer des révertants « normaux » préalablement transofrmés par Ha-ras ou src et qui sont devenus résistants à la retransformation par ces mêmes Ha-ras ou src.  La classification fonctionnelle des oncogènes permet de mettre de l’ordre dans nos connaissances et d’entrevoir la base moléculaire de l’observation faite de très nombreuses fois selon laquelle la transformation tumorale se fait par étapes.  Il est vraisemblable que les gènes impliqués dans ces diverses étapes seront bientôt identifiés.  Ajoutons encore que l’on rencontre même des virus de leucémie aiguë aviaire qui portent dans leur génome soit un (erb B) soit deux oncogènes (erb A et erb B).  Les érythroblastes transformés par erb B dépendent encore d’érythropoïétine, tandis que ceux transformés par erb A et erb B sont indépendants de l’hormone.

Mécanismes d’activation des proto-oncogènes 

Deux grandes classes de mécanismes possibles d’activation ont été dénombrées : la surproduction d’un produit normal et la production d’une protéine mutée.

1) Le premier de ces mécanismes consister en l’expression exagérée de l’oncogène.  Ceci fut démontré pour l’oncogène mos cloné dans un vecteur d’expression par des techniques de génie génétique.  Mos, biologiquement inactif dans l’environnement choisi, a manifesté un pouvoir transformant puissant lorsqu’on le flanqua d’un promoteur efficace.  Une variante sur le même thème est fournie par le phénomène baptisé « promotion en aval » où les gènes myc ou erb B (oncogène de virus de l’érythroblastose) se trouvent activés par insertion dans la zone proximale d’amont d’un provirus de leucose aviaire.

L’expression exagérée ou surexpression de l’oncogène peut aussi se faire via amplification (5 à 60 fois) du proto-oncogène comme c’est le cas pour myc dans la lignée promyélocytique humaine HL60, pour Ki-ras dans une tumeur du cortex surrénalien et pour abl dans une lignée de leucémie myéloïde chronique.  Le même résultat peut être atteint lorsque l’intégration d’un provirus à proximité (en amont ou en aval, dans la même orientation ou dans l’orientation opposée) du proto-oncogène fournit ainsi des séquences dites « enhancer » ou amplificatrices.

Il faut encore citer ici les réarrangements chromosomiques du locus myc trouvés dans tous les lymphomes de Burkitt, qu’ils contiennent le virus d’Epstein-Barr ou non.  Des translocations fonctionnellement équivalentes ont été décrites dans les plasmacytomes murins.  Dans l’un et l’autre cas, myc tombe sous le contrôle d’éléments régulateurs de la transcription des gènes d’immunoglobulines.

2) Le second mécanisme d’activation d’un proto-oncogène est la mutation ponctuelle.  Son rôle dans le changement d’un gène normal en un gène capable de transformer NIH-3T3 est bien illustré par les gènes ras humains dérivés de carcinomes du côlon, du poumon et de la vessie.  La mutation semble affecter des sites bien précis (acides aminés 12 et 61 de la protéine p21 ras) et induit une altération fonctionnelle de celle-ci.

Nombre probable d’oncogènes et leur origine  

Deux types d’observations militent en faveur de l’existence d’un nombre relativement restreint d’oncogènes :

- le même oncogène a été retrouvé indépendamment dans différents virus.  Par exemple, myc a été trouvé dans MC29 (isolé en Bulgarie), dans CM II (trouvé en Allemagne) et dans OK 10 (d’origine finlandaise).  S’il y avait beaucoup d’oncogènes et s’ils avaient tous une chance égale d’être incorporés à un virus, on ne s’attendrait pas à ce genre de résultat ;

- beaucoup d’oncogènes différents manifestent des homologies de séquences, elles sont parfois lointaines et vestigiales (voir par exemple E1A et myc), mais elles suggèrent l’existence d’un petit nombre de gènes ancestraux.

Ce genre d’argumentation ne constitue cependant pas une preuve de l’existence d’un petit nombre de proto-oncogènes.  Une chose est toutefois acquise : les proto-oncogènes sont très conservés dans l’évolution.  On trouve déjà chez la levure un gène codant pour une protéine homologue de la protéine ras humaine.

La recherche à faire dans ce domaine est passionnante.  Par le biais de la cancérologie, on accède aux fondements de la régulation et de la différenciation cellulaire.  Comprendre les mécanismes et identifier les gènes et leurs produits devraient permettre d’accentuer la lutte contre le cancer et d’en accroître constamment les succès.  

 

Nom du virus

Acronyme du gène

Espèce animale

Localisation du produit du gène dans la cellule

Activité de la protéine de transformation

Rous Sarcoma     Virus

 stc

Poule

Membrane plasmique

Tyrosine kinase

Harvey Murine Sarcoma Virus

Ha-ras 1

Rat

Membrane plasmique

Fixation de GDP ou de GTP

Myelocytomatose 29 (MC29)

myc

Poule

Noyau

Fixation au DNA ?

Moloney Murine Sarcoma Virus

mos

Souris

cytoplasme

        ?