Pathologie moléculaire du carcinome hépatocellulaire

• Pathologie conventionnelle classification descriptive basée sur des critères morphologiques Facteurs pronostiques clinicopathologiques

• Pathologie moléculaire : Recherche cognitive (physiopathologie) Recherche appliquée (marqueurs, traitements….)

Les outils de la pathologie moléculaire

-omics : Géne Protéine ADN / genome

Transcription

ARN / transcriptome

Traduction

Proteine / proteome, métabolome

CGH array, séquençage, SNP.

Microarray, q-PCR

Spectrométrie de masse

CHC et pathologie moléculaire

Nouveaux outils

• Nouveaux concepts

• Nouveaux marqueurs

• Nouveaux traitements

Pathologie moléculaire et CHC

Nouveaux concepts Histogenèse (origine cellulaire) des CHC

• Hépatocytes : cellules très différenciées mais qui répondent à une agression par une prolifération soutenue - un candidat pour origine du CHC

• Cellules souches : un compartiment de cellules progénitrices résidentes avec capacité de prolifération infinie - un autre candidat pour l’origine du CHC

• Cellule originelle du CHC: cellules progénitrices ou hepatocytes différenciés ?

Cellules progénitrices résidentes (cellules souches)

Cell. Progénitrice

Cell. Progénitrice Hépatocyte

Cell. Progénitrice Hépatocyte

Le concept des cellules souches cancéreuses

- Seul un % limité de cellules cancéreuses peuvent donner lieu à la croissance d’un cancer après xenotransplantation de cellules cancéreuses humaines chez des souris Nude

- Ces cellules cancéreuses ont un phénotype de cellules souches (c-kit, sca-1, Thy-1, CD34, EpCAM, NCAM….. (Bonnet D et al Nat Med 1997….)

Adams, J. M. et al. Cancer Res 2008;68:4018-4021

Les Cellules Souches Cancérisées (CSC) après mutations oncogéniques seraient la source du cancer et permettraient sa propagation (implications thérapeutiques++)

• Modèles expérimentaux :– Extraction de cellules ovales (souches) p53-/- – Transduction ex vivo avec c-myc, pAKT, or H-Rasv12 – Réimplantation dans le foie de souris receveur

(Zender L, Cell 2006)

Il est possible d’induire des CHC à partir de cellules souches « cancérisées »

Le concept des cellules souches cancéreuses

Chiba T et al Gastroenterology 2007

p53 -/-, c-mycCHC humain β-catenin (mutant) Bmi1

Zender et al, Cell 2006

Le concept des cellules souches cancéreuses

Les CHC induits par des CSC ont des phénotypes particuliers

Rôle des cellules souches dans l’histogenèse des carcinomes hépatocellulaires humains

(Lee et al. Hepatology 2004, Nat Med 2006)

• Hypothèse : profil d’expression génique d’un cancer renseigne sur son histogenèse

• Analyse transcriptomique des CHC humain :– Profil type hépatocytaire– Profil type hépatoblastique

• Les CHC de phenotype hepatoblastique expriment les marqueurs de cellules progénitrices: CK7, CK19, Vimentine

• Pronostic pejoratif des CHC de type hepatoblastique

Marqueurs de cellules progénitrices et carcinomes hépatocellulaires

• CHC avec phénotype CK7 +, CK19 + :

– 10-50% des CHC expriment un phenotype biliaire/souche

(Wu et al Am J Pathol 1996, Van Eiken, Hum Pathol 1988… )

– Pronostic pejoratif avec récidive rapide après ttmt chirurgical et survie plus courte(Uenishi Cancer Sci 2003, Durnez et al, Histopathology 20006, P. Newell et al. ILCA 2008, O-007)

CK-19

Mais…..

• Adéquation des modèles expérimentaux ? effet sélectif du microenvironnement

– Rôle sélectif du microenvironnement dans le modèle de xénogreffe (homme → souris)

– Dans un modèle syngénique (souris → souris), la transplantation de cellules cancéreuses est efficace avec la majorité des cellules tumorales

– Ces cellules fondatrices ont un phénotype différencié(Kelly PN et al Science 2007, Adams et al, Cancer Res 2008)

• Les petits CHC et les lésions préneoplasiques de haut grade présentent un phénotype d’hépatocyte différencié

CHC différencié invasion stromale

Autre hypothèse : Le CHC se développe à partir d’hépatocytes matures cancérisés

TTAGGGTTAGGGTTAGGGTTAGGG

TTAGGGTTAGGGTTAGGG

TTAGGGTTAGGG TTAGGG

REP

LIC

ATIV

ES

EN

ES

CEN

CE

Télomere

Transformation des hépatocytes différenciés Rôle des télomères

stress oxydatif Nécrose/Regeneration

p53 DNA damage signals

Arrêt du cycle cellulaireSenescence réplicative

Apoptose “crise”fusions, cassures chromo. ,

instabilité génomiqueProgramme élongation

telomères

Raccourcissement Télomériqueaccéléré

TTAGGGTTAGGGTTAGGGTTAGGG

TTAGGGTTAGGGTTAGGG

TTAGGGTTAGGG TTAGGG R

EP

LIC

AT

IVE

S

EN

ES

CE

NC

E

Raccourcissement télomérique et réexpression de la télomérase

Télomerase

Réexpression de la télomerase :- Un événement très rare au cours du vieillissement physiologique- Un événement plus fréquent dans le contexte d’un racourcissement télomérique accéléré (hépatite chronique, cirrhose)- réacquisition d’une capacité proliférative indéfinie et non régulée

Télomérase et Cirrhose Clonalité et cirrhose

N Youssef et al J.Pathol 2001;194:459-465

MM

M

M

M

P

PP

M

M

P

P

P

P

P

P

V Paradis, et al. Lab Invest. 2000 Oct;80(10):1553-9. Ochiai T et al. Hepatology 2000;31:615-621

Histogenèse des CHC

* Komuta M et al Hepatology 2008

HepatoblastomeHepatocholangiocarcinome

Carcinome Cholangiolocellulaire*CHC CK19 +

La plupart des CHC

Cellules souches Hépatocytes Differenciés

Différentes origines cellulaires → nouvelles cibles thérapeutiques personnalisées (CSC, Telomerase)

Pathologie moléculaire et CHCNouveaux marqueurs

Classification histologique des nodules hépatiques sur cirrhose (< 2cm)

• Macronodule Régéneratif (LRN)• Nodule Dysplasique de bas grade (LG-DN)• Nodule Dysplasique de haut grade (HG-DN)

• Petit CHC (early HCC)

Nodule dysplasique / petit CHC :- importance pour prise en charge- Dc différentiel histopathologique difficile

ICGHN, Hepatology, In press

• Analyse transcriptomique différentielle par microarray à partir de fragments tissulaires congelés

• 3 gènes discriminants : LYVE1, Glypican-3, Survivine

Llovet J et al. Gastroenterology 2006

Etudes transcriptomiquesnodules dysplasiques vs CHC précoce

Glypican 3

• Heparan sulfate proteoglycans:- Récepteur membranaire- Co-récepteur pour facteurs de croissance

• Prolifération cellulaire, Différenciation et Migration

• Protéine Oncofoetale:– Foie Fœtal, Foie Adulte, CHC

• Développement d’un Ac Monoclonal

Capurro Gastroenterology 2003, Lin Cancer Res 1999, Xiang Oncogene 2000, Sung Cancer Sci 2003

CHC CIRRHOSE

Glypican 3

Wang et al, Hum Pathol 2006

GPC 3 et lésions précancéreuses

% of GPC3 + immunostaining

0%0% 3%

22%

88%%

• Classification moléculaire des CHC en fonction du patron d’expression génique, des voies de signalisation altérées ou de l’expression des microARN (Boyault S et al Hepatology 2007, Lee 2004, Katoh et al Hepatology 2007) (S. Toffanin et al. ILCA 2008 – 0-010)

• Analyses transcriptomiques à visée pronostique : signatures géniques pour – Survie globale(Lee, Nat Med 2004)

– Récidive après resection (Iizuka N et al Lancet 2003)

– Différenciation, nodules satellites, invasion vasculaire(Cheb, Mol Biol Cell 2002, Okabe, Cancer Res 2001, ILCA 2008, B. Minguez O-020)

• Beaucoup de gènes, peu de tumeurs : en attente de travaux de validations

Etudes transcriptomiques (microarray) dans les CHC évolués

Protéomique et Pathologie moléculaire

• Une approche séduisante : étude de l’effecteur cellulaire

• Une technologie complexe :– Multiplicité (1.106 to 5.106 proteines)– Diversité (MW : 500 Da – 800.000 Da)– Concentrations (1 – 106)

• Résultats préliminaires prometteurs pour l’identification de biomarqueurs et de cibles thérapeutiques

MALDI – IMAGING

Sauer S et al. Nature Review Genetics, 2005

X

MALDI – Imaging in HCC

• Global immunohistochemistry without antibody • Identification of new biomarkers• Insight into cognitive research in HCC (invasion, early stages……)

REMERCIEMENTS

Centre de Recherche Biomédicale Bichat-Beaujon, INSERM UMR 773

Valérie ParadisDelphine Dargère

Miguel AlbuquerqueNathalie Youssef, Magalie Colombat

Sophie Ferlicot, Nathalie Guedj

Hôpital BeaujonJacques Belghiti, Françoise DegosDominique Valla, Valerie Vilgrain

Sandrine Faivre