Découverte de l’effet récessif du défaut de relecture de la Polymérase δ humaine : par l’analyse des mutations dans les cellules normales et cancéreuses avec des mutations POLD1

Contexte

La perturbation de la réparation de l’ADN est l’un des principaux mécanismes à l’origine des cancers héréditaires. Les variants pathogènes hétérozygotes dans les régions exoniques de POLD1 et POLE affectent l’activité de relecture de l’exonucléase, entraînant un syndrome de prédisposition au cancer caractérisé par un risque accru de polypes gastro-intestinaux multiples, de cancer colorectal, de cancer de l’endomètre, etc. L’explication actuellement répandue est que cette perte d’activité de l’exonucléase est liée au développement du cancer par l’augmentation du taux de mutations somatiques. Cependant, la validation spécifique de cette hypothèse reste controversée. Les chercheurs ont exploré cette question en analysant les clones de fibroblastes dérivés des membres d’une famille porteurs de mutations POLD1 et les nouvelles mutations entre parents et enfants.

Source de l’article

Cette étude a été réalisée par Maria A. Andrianova, Vladimir B. Seplyarskiy, Mariona Terradas et al., issus de plusieurs institutions de recherche dont l’Institut de Recherche en Biomédecine (IRB Barcelone), la Harvard Medical School, et l’Institut Catalan d’Oncologie. Les résultats de cette étude ont été publiés dans le journal “European Journal of Human Genetics” en 2024.

Processus de travail de recherche

Les chercheurs se sont concentrés sur une famille spécifique dont plusieurs membres sont porteurs hétérozygotes d’un variant pathogène POLD1. L’étude a d’abord séquencé le génome de 7 porteurs hétérozygotes de POLD1 L474P et de 5 membres de la famille de type sauvage. Ensuite, ils ont analysé l’exome ou le génome des tumeurs développées par trois porteurs de variants pathogènes constitutionnels différents de POLD1 (L474P, D316H et S478N). L’effet de l’hétérozygotie POLD1 L474P sur les mutations somatiques a été estimé en cultivant des clones de fibroblastes dérivés de cellules uniques de membres de la famille positifs et négatifs pour POLD1 L474P pendant environ 40 générations, et les nouvelles mutations germinales ont été détectées par des méthodes robustes.

Principales découvertes

1. L’hétérozygotie POLD1 L474P n’entraîne qu’une légère augmentation du taux de mutation dans les cellules somatiques, mais dans les cancers associés, l’inactivation somatique de la copie de type sauvage de POLD1 conduit à des taux de mutation extrêmement élevés.
2. L’inactivation somatique de l’allèle de type sauvage de POLD1 est impliquée dans le développement de la tumeur. Ces résultats suggèrent un effet récessif du défaut de l’exonucléase de la Polymérase δ sur le taux de mutation.
3. La comparaison des clones de fibroblastes somatiques des membres de la famille et des nouvelles mutations chez les enfants a révélé que POLD1 L474P n’augmente que légèrement le taux de mutation dans la lignée germinale et les cellules somatiques.

Conclusions de l’étude et leur importance

Cette étude démontre l’effet minime des variants pathogènes hétérozygotes de POLD1 sur les taux de mutation dans les cellules somatiques et germinales humaines, même si ces porteurs hétérozygotes sont prédisposés à développer des cancers hautement mutables ou hypermutables. Nous observons pour la première fois que l’hypermutabilité dans les cancers ou les adénomes est associée à la perte somatique de l’allèle de type sauvage de POLD1. Ces résultats obtenus dans les cellules et tumeurs humaines correspondent à la littérature extensive discutant de l’effet récessif des défauts de l’exonucléase de POLD1 chez la levure et la souris.

Points saillants de la recherche

1. Méthode de recherche novatrice : combinaison de la culture de clones de fibroblastes dérivés de cellules uniques et du séquençage génomique entre membres sains de la famille.
2. Importance de la découverte : révélation d’un nouveau mécanisme possible de développement du cancer, à savoir l’augmentation drastique du taux de mutation due à la perte somatique de l’allèle de type sauvage de POLD1.
3. Implications pour le travail clinique futur : la classification des variants de POLD1 pourrait nécessiter la prise en compte de la pertinence tumorale et de l’apparition de la signature mutationnelle SBS10D.