Myc, Myb et transformation cellulaire

1. Myc, Myb et transformation cellulaire Audrey Guillon-Munos post-doc, Equipe Télomérase et Lymphome Viro-InduitINRA, Tours-Nouzillyactuellement ATER, Université François RabelaisUnité INSERM 618 Protéases et Vectorisation PulmonaireFaculté de Médecine, Tours M2 ICMV 27/10/2008

2. Myc, Myb et transformation cellulaire • Rappels : • transduction de signal • oncogène, définitions • modes d’étude des oncogènes • C-Myc : • sa régulation • la transformation • C-Myb : • sa régulation • la transformation • Conclusions générales

3. Les voies de transduction du signal

4. Les voies de transduction du signal prolifération apoptose

5. Dérèglement des voies de transduction par des oncogènes Oncogène: gène dont la présence et le fonctionnement dans la cellule contribuent à sa transformation maligne. Il existe dans toute cellule animale desproto-oncogènes, gènes cellulaires normaux et indispensables, désignés du terme génétique c-onc, par analogie aux proto-oncogènes viraux v-onc. Ces proto-oncogènes peuvent être activés en oncogènes et acquérir ainsi le pouvoir de transformer une cellule normale en cellule maligne. Latransformation cancéreusen’est pas un phénomène de tout ou rien lié à un événement unique; elle procède en plusieurs étapes.

6. Dérèglement des voies de transduction par des oncogènes Oncogènes initialement identifiés par leur présence dans des rétrovirus transformants Onco- Fonction Source du virus Tumeur induite gène du proto-oncogène abl prot kinase (tyrosine) souris et chat leucémie préB/sarcome kit prot kinase (tyrosine) chat sarcome src prot kinase (tyrosine) poulet sarcome erb-B récepteur EGF poulet érythroleucémie/fibrosarcome fms récepteur M-CSF chat sarcome fos/jun facteur de transcription AP1 souris/poulet ostéosarcome/fibrosarcome myc facteur de transcription poulet sarcome/myélome/carcinome myb facteur de transcription poulet myéloblastome rel facteur de transcription (NKB) dinde réticuloendothéliose raf prot kinase (Ser/Thr) poulet & souris sarcome ras protéine G rat sarcome sis facteur de croissance PDGF singe sarcome

7. Dérèglement des voies de transduction par des oncogènes 100 myc Pourcentage de souris ne développant pas de tumeur ras 50 ras + myc 0 200 100 Age en jours Coopération des oncogènes : l’étude des tumeurs humaines montre qu’un seul oncogène ne suffit pas à transformer les cellules, et qu’il existe en général plusieurs modifications des oncogènes dans une même tumeur. Certains oncogènes ont une fonctiond’immortalisation(protéine plutôt nucléaire) Et d’autres ont une fonctiontransformante(protéine plutôt cytoplasmique)

8. Dérèglement des voies de transduction par des oncogènes Classe 1 : facteurs de croissance Classe 2 : récepteurs tyrosine-kinase membranaires Classe 5 : serine/thréonine kinases cytosoliques Classe 3 : protéines G Classe 4 : tyrosine-kinases (non récepteurs) Classe 6 : protéines adaptatrices Classe 7 : facteurs de transcription

9. Dérèglement des voies de transduction par des oncogènes Classe 7 : facteurs de transcription Effet oncogène par surexpression, stabilisation, mutations ponctuelles • c-jun, c-fos : gènes de réponse rapide à la stimulation par des facteurs de croissance. Ils peuvent induire rapidement la transformation de fibroblastes lorsqu’ils sont surexprimés. - c-myc:facteur de transcription impliqué dans le contrôle du cycle cellulaire et la prolifération via de nombreuses cibles et dans différents types cellulaires. • c-myb: facteur de transcription présent dans les lignées hématopoïétiques et les cellules souches. Il n’est normalement pas exprimé dans les cellules différenciées. V-myb a un pouvoir oncogène beaucoup plus fort.

10. Modes d’étude des oncogènes Evaluation du taux d’expression ou d’activation dans des cellules tumorales (lignées in vitro, ou échantillons prélévés in vivo) Mutagenèse, interférence, dans des systèmes in vitro et évaluation de l’effet sur la tumorigenèse/KO hétéro- ou homozygote, ou conditionnel in vivo Recherche des cibles, des partenaires et des voies activatrices ou inhibitrices en amont de l’oncogène étudié

11. L’oncogène c-Myc

12. L’oncogène c-Myc et sa régulation Liaison à l’ADN et à d’autres protéines HLH Zip NLS I NLS II NH2 COOH MB I MB II MB III MB IV Apoptose, transformation, liaison à l’ADN Activation du gène et dégradation Répression transcriptionnelle, apoptose, transformation, lymphomagenèse Fonctions variées Coopération avec h-ras pour la transformation de fibroblastes embryonnaires de rats in vitro Structure de la protéine

13. L’oncogène c-Myc et sa régulation Des cibles multiples C-Myc régulerait 15% des gènes, de la drosophile à l’homme

14. L’oncogène c-Myc et sa régulation MAX MYC MAD MAX CACGTG 3’ 5’ Boîte E Mode d’action • Un KO allélique conditionnel induit l’arrêt de la prolifération et la sortie du cycle cellulaire. • Un KO est létal à l’état embryonnaire • Sa surexpression par des animaux transgéniques ou des cultures cellulaires induit • l’ arrêt de la différenciation et la transformation ou l’apoptose

15. L’oncogène c-Myc et sa régulation Les MAPKs

16. L’oncogène c-Myc et sa régulation La cascade p38

17. L’oncogène c-Myc et sa régulation La cascade MEK/ERK

18. L’oncogène c-Myc et sa régulation Contrôle de la transition G1/S

19. L’oncogène c-Myc et sa régulation PDGF Src Grb2 Shc Abl Ras Raf/MKK1/ERK Myc Fos Rac/JNK et Rac/Nox Synthèse d’ADN (E2F) Transition G1/S:réponse au PGDF

20. L’oncogène c-Myc et sa régulation Let7a, suppresseur de tumeur MAX MYC 10058-F4 Dégradation de l’ARNm CACGTG MicroRNA Let-7a down-regulates MYC and reverts MYC-induced growth in Bürkitt lymphoma cells, Oct. 2007, Sampson et al, Cancer research:67 Myc et les microRNAs

21. L’oncogène c-Myc et la transformation Historiquement : Premier homologue cellulaire de gène cloné à partir d’un rétrovirus oncogène aviaire (MC29) Premier site d’intégration provirale oncogène Premier oncogène correspondant à une translocation (lymphome de Bürkitt) Premier oncogène visiblement amplifié dans des tumeurs Impliqué dans 20% des cancers humains

22. L’oncogène c-Myc et la transformation cellulaire

23. L’oncogène c-Myc et la transformation cellulaire Protéine super-active, stabilisée Mutation ponctuelle ou délétion Surexpression Activation de la transcription Mode d’activation

24. L’oncogène c-Myc et la transformation cellulaire RAF/MEK/ERK PI3K/AKT/GSK3 Myc-P-Ser62 Myc-P-Thr58 (mutée dans v-myc et Bürkitt, LANA) Stabilisation Dégradation Mode d’activation, exemple de mutation RAS

25. L’oncogène c-Myc et la transformation cellulaire Surexpression Surexpression Amplification Surexpression Surexpression Insertion d’un enhancer viral (LTR, translocation) Transport dans le génome d’un rétrovirus Translocation et fusion avec un gène exprimé très fortement t(8;14) Mode d’activation

26. L’oncogène c-Myc et la transformation cellulaire MYC MiR-17 Promoteur cluster MiR17 Suppresseurs de tumeurs E2F tumorigenèse prolifération C-Myc-regulated microRNAs modulate E2F1 expression, 2005, O’Donnell et al, Nature:435 Synergistic action of microRNA-17 polycistron and Myc in aggressive cancer development, Sep. 2007, Tagawa et al, Cancer Sci:98 C-Myc et les microARNs

27. L’oncogène c-Myc et la transformation cellulaire MiR-15a/16 MYC Tumorigenèse MiR-150 Exemple dans les lymphomes B C-Myc et les microRNAs Widespread microRNA repression by Myc contributes to tumorigenesis, 2008, Chang et al. Nature Genetics:40

28. L’oncogène c-Myc et la transformation cellulaire promoteur minimal de hTERT +1 ATG A B Boîte E (Myc/Max) Boîte GC (Sp1) C-Myc et télomérase L’activation de la télomérase est détectée dans 80% des cancers humains Coopération cellule-spécifique entre Sp1 et Myc/Max Expression de C-Myc et Sp1 induite dans des fibroblastes en cours d’immortalisation en corrélation avec l’activation de la télomérase La boîte E-A est un répresseur dans les cellules humaines normales hTERT- et activateur dans des cellules hTERT+ Sp1 cooperates with c-Myc to activate transcription of the human telomerase reverse transcriptase gene (hTERT), Kyo et al., 2000, NAR:28 Downstream E-Box-mediated regulation of the human telomerase reverse transcriptase (hTERT) gene transcription:evidence for an endogenous Mechanism of transcriptional repression, Horikawa et al., 2002, MBC:13

29. L’oncogène c-Myc et la transformation cellulaire Une cible thérapeutique The myc oncoprotein as a therapeutic target for human cancer, 2006, Vita and Henriksson, Sem. in Cancer Biol.:16

30. L’oncogène c-Myc et la transformation cellulaire Conclusion C-myc est un acteur important de la tumorigenèse Les données obtenues sur des modèles animaux ou de culture cellulaire indiquent une variété de modifications impliquées dans la réponse oncogénique de ce facteur qui sont cellule-spécifiques. Myc est aussi un facteur pro-apoptotique dans certaines conditions, mieux connaître cet aspect peut être un atout en thérapie anti cancéreuse.

31. L’oncogène c-Myb

32. L’oncogène c-Myb et sa régulation Régulation négative par fixation de protéines (NRD) Fixation sur l’ADN DBD (R1R2R3) Leu Zipper NH2 P COOH Régulation négative par CKII Transactivation Structure de la protéine Un KO allélique montre que c-myb est essentiel pour la prolifération des cellules hématopoïétiques immatures et le développement précoce des cellules T. Le gène est très conservé dans différentes espèces et la protéine joue toujours un rôle dans le développement de différents lignées souches.

33. L’oncogène c-Myb et sa régulation ? C/EBP MYB AACNGN(AT/C) MRE MYB Mode d’action

34. L’oncogène c-Myb et sa régulation C-Myb Mim-1 lysosyme C-Myc GRP78 Bcl-2 C-MYB C-kit, c-erbB-2 CD4m CD34h TCR  et  Cdc2 (Cycline B1) Des cibles multiples

35. L’oncogène c-Myb et sa régulation C-Myb et la différenciation

36. L’oncogène c-Myb et sa régulation PU-1 PROLIFERATION MYB DIFFERENCIATION MiR150 C-Myb et les microARNs MiR-150 controls B cell differenciation by targeting the transcription factor c-myb, 2007, Xiao et al, Cell:131 MiR-150 a micro RNA expressed in mature B and T cells, blocks early B cell development when expressed prematurely, 2007, Zhou et al., PNAS:104 Thrombopoietin regulates c-Myb expression by modulating miR-150 expression, 2008, Barroga et al., Exp. Hematol.

37. L’oncogène c-Myb et sa régulation MYB MiR-15a Promoteur cluster MiR15a ? MYB ARN c-myb 3’UTR dégradation C-Myb et les microARNs The c-Myb protooncogene and microRNA (miR)-15a comprise an active autoregulatory feedback loop in human hematopoietic cells, 2008, Zhao et al., Blood

38. L’oncogène c-Myb et la transformation cellulaire Historiquement : Oncogène v-myb décrit dans des rétrovirus leucémogènes aviaires (AMV et E26) Oncogène transformant spécifiquement les cellules précurseurs de la lignée hématopoïétique

39. L’oncogène c-Myb et la transformation cellulaire Surexpression Protéine super-active, stabilisée ou surexprimée Mutation ponctuelle ou délétion d’un site de phosphorylation Surexpression Duplication T-ALL Translocation et fusion avec un gène exprimé très fortement t(6;7) T-ALL Modes d’activation

40. L’oncogène c-Myb et la transformation cellulaire Wnt-1/frizzled TAK1/TAB1 dégradation HIPK2 NLK C-MYB P DIFFERENCIATION Wnt-1 signal induces phosphorylation of c-myb protein via TAK1, HPK2, and NLK, 2004, Kanei-Ishii et al, Genes & dev.:18

41. L’oncogène c-Myb et la transformation cellulaire Lymphome à cellules B insertion RAV-1 (ALV) Surexpression Surexpression Insertion d’un enhancer viral (LTR) Transport dans le génome d’un rétrovirus Myeloblastome v-myb AMV, E26 Modes d’activation

42. L’oncogène c-Myb et la transformation cellulaire DBD (R1R2R3) Leu Zipper Transactivation CKII P P COOH NH2 c-myb Régulation négative v-mybAMV P NH2 COOH gag NH2 P env COOH v-mybE26 gag myb ets Particularités de v-myb

43. L’oncogène c-Myb et la transformation cellulaire développement MiR150 C-Myb MiR15a prolifération C-Myb et les microRNAs (Bcl-2) MiR-150 et MiR15a ne sont pas détectés dans des lymphomes ou des lignées hématopoïétiques transformées Le locus MiR-15a est délété dans plusieurs cas de lymphomes Differential expression of microRNAs in hematopoietic cell lineage, 2008, Merkerova et al., Dev Cell:14 Frequent deletions and down-regulation of microRNA genes miR15 and miR16 at 13q14 in chronic lymphocytic leukemia, 2002, Calin et al., PNAS:99

44. L’oncogène c-Myb et la transformation cellulaire Les cibles réellement impliquées dans la tumorigenèse ne sont encore pas bien décrites (exception bcl-2, c-myc) L’activité de myb nécessite une coopérativité avec des protéines différentes selon le type cellulaire/ces protéines ne sont pas définies pour tous les types de tumeurs dans lesquels myb est surexprimé L’inhibition de myb par inhibition de facteurs activant sa transcription ou l’activation de sa dégradation (MiR150) sont envisageables Une cible thérapeutique?

45. Des liens entre c-Myc et c-Myb MiR-15a MiR-150 C-MYC ARN c-myb 3’UTR C-MYB

46. Conclusion générale En plus des oncogènes, il existe des gènes suppresseurs de tumeurs (p53, Rb) dont la perte est impliquée dans la tumorigenèse. La coopération entre les oncogènes oblige à combiner les cibles en thérapie pour une meilleure efficacité. De plus tous les tissus ne répondent pas de la même manière aux différents oncogènes, il faut adapter le modèle de tumorigenèse spécifiquement à chaque type cellulaire et chaque tissu. La définition d’oncogène devient floue par la multiplication des gènes, qui par de multiples moyens, contribuent à stimuler le prolifération, ne serait-ce qu’en favorisant l’expression d’oncogènes plus spécifiques.

47. Quelques références Revues : 25 years of the c-Myc oncogene, 2006, Seminars in Cancer Biology:16 The Myb oncoprotein: regulating a regulator, 1996, SA Ness, BBA Myb proteins in life, death and differenciation, 1998, Weston, Cur Op in Gen & Dev:8