BRCA1/2 Analyse des tumeurs chez les porteurs : révélation de similitudes génomiques malgré le temps

Le cancer du sein (Breast Cancer, BC) est la malignité féminine la plus répandue dans le monde, principalement de nature sporadique, avec seulement 5 à 10 % des cas attribués à des facteurs génétiques familiaux. Parmi les nombreuses modifications moléculaires présentes dans le cancer du sein, les mutations pathogènes des gènes BRCA1/2 sont probablement les plus étudiées. Ces mutations sont fortement pénétrantes et associées au syndrome héréditaire du cancer du sein/de l’ovaire, un trait autosomique dominant prédisposant les femmes aux cancers du sein et de l’ovaire. Les femmes porteuses d’un gène BRCA pathogène ont un risque à vie de développer un cancer du sein (38 % à 87 %) et de l’ovaire (16,5 % à 73 %). En plus des cancers du sein et de l’ovaire chez les femmes, les mutations des gènes BRCA sont également associées à d’autres types de cancers, y compris les cancers pancréatiques, gastriques et prostatiques.

L’équipe de recherche comprend Tal Falick Michaeli, Avital Granit Mizrahi et d’autres chercheurs affiliés à l’université hébraïque de Jérusalem et au centre médical Hadassah en Israël. Les résultats de l’étude ont été publiés en 2024 dans le journal Discover Oncology. L’objectif de l’étude était d’examiner la contribution relative des modificateurs génétiques ainsi que des facteurs externes, en particulier les événements de vie précoce, dans le développement du cancer du sein chez les porteurs de mutations BRCA1/2.

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Contexte et objectifs de l’étude

Bien que les caractéristiques moléculaires du cancer du sein chez les porteurs de mutations BRCA, comme le schéma mutationnel 3, soient souvent des sujets d’étude, il n’est pas encore clair comment les modificateurs génétiques et les facteurs environnementaux interagissent pour influencer les caractéristiques tumorales et le risque de survenue. Cette étude vise à explorer les caractéristiques moléculaires de cancers du sein primaires survenant à des moments différents chez le même patient pour clarifier le rôle des facteurs génétiques et environnementaux. De plus, l’analyse des échantillons de cancer du poumon chez deux patients permet une exploration des différences moléculaires entre tumeurs d’organes différents.

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Méthodologie

La recherche a porté sur trois patientes porteuses de mutations BRCA, et des séquençages d’exomes entiers (Whole Exome Sequencing, WES) ont été réalisés pour leurs échantillons tumoraux. Six cancers du sein primaires (deux par patiente) et des échantillons de cancer du poumon de deux patientes ont été analysés. Les étapes principales du processus expérimental étaient :

1. Extraction et contrôle qualité de l’ADN : L’ADN a été extrait à partir de coupes FFPE et évalué par spectrophotométrie NanoDrop, dosages Qubit dsdna HS et analyse Bioanalyzer Agilent 2100 pour sa qualité et son intégrité.

2. Construction de bibliothèques et séquençage : Des bibliothèques d’exomes ont été construites avec le kit KAPA HyperPrep, l’enrichissement des exomes a été fait avec le kit de capture MedExome Nimblegen, et le séquençage a été réalisé sur la plateforme Illumina NextSeq 500.

3. Traitement des données et détection des variations :

   • Les fichiers Fastq filtrés ont été alignés sur le génome humain GRCh38 à l’aide du logiciel BWA-MEM2.
   • Les doublons ont été supprimés à l’aide des outils Picard.
   • Les variations nucléotidiques simples (SNV) ont été appelées avec l’outil Mutect2 de GATK et comparées à la base de données COSMIC des signatures mutationnelles.

4. Analyse des variations de nombre de copies (CNV) : L’outil CNVkit a permis de détecter les variations du nombre de copies par comparaison avec des échantillons normaux et d’analyser les voies géniques enrichies à l’aide d’outils comme Enrichr.

5. Analyse statistique et visualisation : La significativité de l’intersection génomique a été calculée par distribution hypergéométrique et présentée par des diagrammes de Venn et autres illustrations.

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Résultats de l’étude

Similitudes des caractéristiques moléculaires des tumeurs

L’étude a établi que, chez un même patient, les cancers du sein qui apparaissent à différents moments (tumeur primaire et seconde primaire) présentent des similitudes significatives dans leurs caractéristiques moléculaires, indiquant :

1. Caractéristiques géniques similaires :

   • L’analyse CNV des échantillons initiaux (groupe A) et secondaires (groupe B) a permis d’identifier 941 et 448 gènes respectivement.
   • Parmi ceux-ci, 56 gènes communs ont renforcé la ressemblance des caractéristiques tumorales.

2. Analyse des signatures mutationnelles :

   • Tant les échantillons A que B ont montré des caractéristiques de signature mutationnelle similaires, incluant typiquement la signature 3 des mutations BRCA1/2.
   • Les tumeurs mammaires entre différents patients partagent une forte homogénéité alors que les échantillons de cancer du poumon ont des caractéristiques moléculaires nettement différentes.

3. Différences inter-organes des caractéristiques tumorales :

   • Les échantillons de cancer du poumon de deux patientes ont montré des différences génomiques notables par rapport aux échantillons de cancer du sein, y compris des signatures mutationnelles et des voies enrichies distinctes.

Impact des facteurs externes

En dépit des années séparant l’apparition des deux cancers du sein et des diverses thérapies ou expositions subies par les patientes (comme la thérapie hormonale et la chimiothérapie), aucune influence environnementale significative n’a été observée sur les caractéristiques des tumeurs. Cela semble étayer l’hypothèse selon laquelle les modificateurs génétiques et les événements de vie précoce exerceraient une influence dominante sur ces caractéristiques.

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Discussion et implications

Les résultats indiquent que la seconde tumeur mammaire présente une similitude prononcée avec la première sur le plan moléculaire, ce qui suggère une influence limitée des facteurs environnementaux après l’apparition de la première tumeur. Deux explications possibles pourraient être avancées :

1. Influence des modificateurs génétiques : Le profil homogène du génome chez les porteurs de mutations BRCA pourrait jouer un rôle majeur dans la formation des tumeurs.
2. Impact des événements de vie précoce : Les facteurs environnementaux auxquels les individus ont été exposés tôt dans leur vie pourraient avoir laissé des marques durables dans le génome affectant le développement ultérieur des tumeurs.

L’analyse interorganes a également montré des différences cruciales entre les caractéristiques génomiques des tumeurs du sein et des poumons, mettant en lumière le rôle potentiel du microenvironnement organique dans le développement des tumeurs.

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Points forts et limitations de l’étude

Points forts

1. En comparant les tumeurs primaires multiples au sein du même patient, l’étude a pu atténuer l’influence des antécédents génétiques sur les caractéristiques tumorales et explorer le rôle des facteurs environnementaux et génétiques de manière unique.
2. L’utilisation de méthodes d’analyse intégrées pour étudier les caractéristiques moléculaires fournit un cadre exhaustif pour de futures recherches.

Limitations

1. La taille de l’échantillon est limitée (composée de seulement trois patientes), ce qui pourrait restreindre la généralisation des conclusions.
2. L’étude n’a pas pu approfondir les mécanismes par lesquels les événements de vie précoce influencent les caractéristiques des tumeurs.

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Conclusion

Cette recherche met en lumière la stabilité des caractéristiques moléculaires des cancers du sein chez les porteurs de mutations BRCA1/2, soulignant l’importance des modificateurs génétiques et environnementaux précoces dans la formation des tumeurs. Cela fournit une base théorique pour l’élaboration de programmes de dépistage et de prévention personnalisés, et oriente les futures recherches sur les interactions génotype-phénotype.