Rôle de la cytogénétique dans l'étude des processus néoplasiques

Jérôme LEJEUNE

La Revue du Practicien, tome XIII, numéro spécial, 9 décembre 1963. 21-23.


Sommaire

Depuis l'hypothèse de Von Hanseman (1890) reprise par Boveri (1914), et développée par Winge (1930), le rôle des aberrations chromosomiques dans les néoplasies a été diversement apprécié. Ces anomalies du nombre ou de la structure des chromosomes ont été considérées selon les auteurs, soit comme la cause de la maladie, soit au contraire comme sa conséquence, véritable rançon payée aux divisions subintrantes qui caractérisent l'envahissement néoplasique.

L'un des obstacles majeurs à la clarification de cette situation résidait dans la difficulté de l'étude de la garniture chromosomique des cellules humaines.

Si l'on se souvient que le nombre des chromosomes humains n'est établi avec certitude que depuis 1956, l'on imagine sans peine que le décompte des quelque 50 à 80 chromosomes des cellules tumorates ait été presque sans espoir.

De même, la mesure globale de l'acide désoxyribonucléique par les méthodes histophotométriques, pour fines qu'elles soient, ne renseigne nullement sur la " qualité " des changements survenus dans le caryotype des cellules anormales. C'est un peu comme si l'on mesurait l'importance d'un " supplément " à une encyclopédie, par le seul poids de cet additif, sans tenir compte des rubriques qui y sont incluses.

L'utilisation des techniques caryotypiques précises ont permis au cours des deux dernières années d'établir l'existence de certaines corrélations entre certaines anomalies chromosomique et certains types de néoplasies.

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Les leucémies myéloides

Le premier cas de ce genre a été découvert par Nowell et Hungerford (1961) qui démontrèrent la présence d'un très petit chromosome acrocentrique, dans les cellules sanguines ou médullaires de sujets atteints de leucémie granulocytaire chronique.

Ce chromosome semble être un chromosome 21 (celui qui se rencontre en triple exemplaire chez les enfants mongoliens), qui aurait perdu. une importante fraction de ses bras longs.

Les cellules " leucémiques " présenteraient donc une " perte " de matériel chromosomique intéressant les gènes portés par la partie terminale du chromosome 21.

De nombreuses observations ont en effet permis d'établir qu'avant tout traitement ce petit chromosome (appelé Ph1 en l'honneur de la ville de Philadelphie où il fut découvert) est présent dans les cellules de la moelle osseuse de tous les malades.

Dans les cellules sanguines, on le rencontre plus ou moins fréquemment, et la fréquence des cellules porteuses du Ph1 s'abaisse vers zéro au cours des rémissions et s'élève à nouveau au cours des rechutes.

De plus, le fait que les cellules porteuses du Ph1 se rencontrent côte à côte avec des cellules entièrement normales, et qu'elles soient strictement cantonnées au système médullo-sanguin, leur confère un caractère de population homogène, différant de la population normale de l'hôte.

Il semble plausible de considérer que l'ensemble des cellules porteuses du Ph1 forment un " clone " c'est-à -dire représentent une population de cellules toutes issues d'un seul et même ancêtre. Cet ancêtre serait la cellule dans laquelle la perte du segment distal du 21 s'est produite pour la première fois.

La notion de " clone " correspond d'ailleurs en cancérologie générale à la notion de métastases, impliquant que les foyers à distance sont dus à la colonisation de nouveaux territoires par des cellules émigrées de la tumeur primitive.

D'autres remarques doivent être faites au sujet du chromosome 21. On sait que les mongoliens (trisomie 21) présentent une anomalie constitutionnelle des granulocytes. Le noyau de ces derniers est moins lobulé que celui des granulocytes des individus normaux (Turpin et Bernyer, 1947). Par ailleurs les mongoliens sont plus fréquemment atteints de leucémie aiguë que les enfants normaux. Ce risque leucémique serait multiplié par un facteur de l'ordre de 20.

Enfin, une enzyme dont l'activité est décelable à l'échelle cellulaire, la phosphatase alcaline, est, elle aussi, anormale chez les mongoliens et chez les sujets atteints de leucémie granulocytaire chronique. Si l'on représente par le chiffre 2 l'activité des granulocytes des individus normaux, celle des granulocytes des mongoliens est de 3 environ et celle des granulocytes des malades atteints de leucémie myéloïde chronique de 1 ou moins encore.

Enfin, dans quelques cas de leucémies myéloïdes aiguës, et non plus chroniques, Ruffie et Lejeune (1962) ont signalé la présence de cellules à 45 chromosomes, par perte d'un petit acrocentrique, peut-être un 21. D'autres cas de perte d'un petit acrocentrique au cours de leucémies myéloblastiques aiguës sont maintenant connus.

L'ensemble de ces données peut être résumé dans le tableau schématique suivant :

Phénotype du sujetPhénotype sanguinPhosphatase alcalineRemarques
Trisomie 21MongolismeLobulation anormale des granulocytesÉlevéeRisque leucémique X 20
Clone à Ph1NormalLeucémie granulocytaire chroniqueAbaisséeÉvolution chronique abou-tissant à une e poussée blastique "
Clone Haplo 21NormalLeucémie myéloïde aiguëInconnue ?Evolution aiguë

Il ressort de ce tableau qu'une corrélation semble exister entre la perte ou l'excès de tout ou partie du chromosome 21 et un dérèglement de la granulopoïèse.

Une hypothèse simple peut être proposée : des gènes contrôlant la granulopoïèse sont situés sur la partie distale du 21. Leur suppression libérerait la lignée granulocytaire (cas du Ph1 dans la leucémie granulocytaire chroniques alors que leur présence en triple inhiberait partiellement l'évolution de cette lignée (cas de noyaux hypolobulés des granulocytes des mongoliens).

De même l'existence d'une " interaction entre chromosomes " pourrait rendre compte de la sensibilité particulière des mongoliens au processus leucémique.

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La notion d'évolution clonale

Le postulat sur lequel repose la théorie cellulaire des néoplasies, à savoir leur origine commune à partir des cellules " transformées ", trouve une confirmation dans l'évolution caryotypique de certaines souches.

Récemment (Lejeune, Berger, Haines, Lafourcade, Vialatte, Satge, Turpin) nous avons décrit l'existence d'une lignée à 54 chromosomes dans le sang et la moelle osseuse d'une enfant mongolienne de 2 ans 1/2 atteinte de leucoblastose congénitale.

Une étude systématique des cellules anormales permit de démontrer l'existence de cellules à 47 (trisomie 21. typique, 48, 49, 50, 51, 52, 53, 54 et 55 chromosomes, les cellules à 54 représentant le type majoritaire.

Cette variation, en apparence désordonnée, du nombre de chromosomes répond en fait à deux restrictions fondamentales.

1. Les cellules d'un même nombre chromosomique présentent un caryotype identique.

2. Les cellules d'un nombre chromosomique donné présentent toutes les anomalies rencontrées dans les cellules de nombre chromosomique immédiatement inférieur, plus une.

Ces restrictions imposent l'idée d'une filiation simple allant du caryotype de base à 47 chromosomes au caryotype supérieur à 54 chromosomes par acquisition d'éléments successifs. De plus il semblerait que tout élément nouvellement acquis soit d'abord diploïdisé, avant l'acquisition d'un nouveau type de chromosome.

Cette évolution par hypersomies successives présente ici un caractère de simplicité qui relève peut-être de la nature congénitale de l'affection. En effet, l'homéostasie cellulaire est peu développée chez l'embryon et l'on peut penser que la survivance des " étapes " de l'évolution clonale est liée à cette faiblesse du processus sélectif.

A côté de ce déroulement simple, du caryotype de base au caryotype pathologique envahissant, d'autres exemples sont connus d'anomalies chromosomiques nouvelles venant compliquer l'évolution d'un clone déjà marqué par la présence d'une anomalie. Tout spécialement trois cas de " poussée blastique " au cours d'une leucémie granulocytaire chronique, avec chromosome Ph1 ont été décrits l'un par Tough et collaborateurs (1961) et deux autres par Ford et collaborateurs, (1963).

Ces études permettront peut-être un jour de préciser quelle paire chromosomique, lorsqu'elle est présente en triple ou quadruple exemplaire, correspond à la " transformation blastique " (un chromo some moyen du type 9 à 12 semble actuellement un candidat possible).

La difficulté de ces recherches provient non seulement des incertitudes du diagnostic individuel des chromosomes mais aussi de la survie différentielle des divers caryotypes en culture.

Paradoxalement, en effet, les cellules à caryotype anormal sont, dans les conditions ordinaires de culture, très rapidement supplantées par les cellules de caryotype normal. Cette inversion in vitro, du processus sélectif observé in vivo (puisque le néoplasme envahit les tissus sains et n'est pas détruit par le malade) pose des problèmes pratiques et théoriques non résolus.

Pratiquement, cette sélection sévère à l'encontre des caryotypes anormaux peut amener à conclure faussement à l'absence d'aberrations chromosomiques.

Théoriquement, cette inversion de la sélection in vitro pose le problème d'une éventuelle action sur l'équilibre hôte-néoplasme, par simple variation des conditions dans lesquelles s'exerce la compétition entre les deux populations cellulaires.

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Les tumeurs solides

Bien que le rôle des aberrations chromosomiques ne soit actuellement établi avec quelque précision que dans le cas des leucémies granulocytaires chroniques, l'analyse caryotypique des tumeurs solides présente elle aussi un grand intérêt.

Les difficultés de cultures provenant de l'inversion de la sélection in vitro sont particulièrement évidentes ici.

Actuellement, on peut considérer que les seuls caryotypes de cellules tumorales humaines correctement établis concernent des cellules d'épanchement néoplasique (péritoine, plèvre, kystes). Ce matériel de choix peut en effet être étudié directement ou après culture à très court terme.

Quelques résultats précis, permettant de définir un caryotype particulier à chacun des cas observés sont déjà acquis (de Grouchy, 1963, Sasaki,1962).

L'essentiel du travail reste cependant à accomplir et l'objectif des recherches actuelles peut se résumer en deux tendances principales.

a) Tenter de reconstituer, par analyse des cellules de nombre chromosomique intermédiaire entre le caryotype normal et le caryotype envahissant, quelle a été l'évolution caryotypique du clone.

b) Comparer plusieurs clones appartenant à un même type néoplasique, afin de tester s'il existe une corrélation entre l'évolution caryotypique et les caractères anatomo-pathologiques de la néoplasie.

Ici deux éventualités sont à envisager :

- l'existence d'un variant commun;

- l'existence d'un invariant normal.

On peut en effet penser que, dans les conditions de sélection régnant dans un organe ou un tissu donné, toutes les tentatives de variation du caryotype ne soient pas également favorables. Si certaines d'entre elles sont plus spécifiquement utiles à la propagation du clone, un même variant pourrait être trouvé en commun dans divers clones d'un même type de néoplasie. C'est ainsi que dans le cas de la " transformation blastique " citée plus haut, l'apparition d'un chromosome moyen semble être le " variant commun " des cas publiés.

La notion " d'invariant normal " serait plus aisément applicable aux clones en fin d'évolution (phase d'envahissement et de métastases généralisées). L'accumulation d'anomalies chromosomiques est parfois tellement grande que le fait le plus marquant est l'apparente préservation de certaines paires chromosomiques.

Il ne peut être exclu que le caryotype doive conserver une certaine normalité pour que la cellule, malgré les autres changements de son capital génétique, puisse encore conserver une certaine différenciation histologique. Ici aussi la comparaison entre les clones de néoplasies de même type histologique permettrait de tester une éventuelle corrélation.

L'ensemble des considérations qui précèdent ne doit pas être considéré comme définissant une doctrine dès maintenant établie. Loin de vouloir imposer un dogmatisme nouveau, les cytogénéticiens se contentent d'appliquer une technique nouvelle au problème non résolu de l'évolution néoplasique.

Les quelques données déjà acquises nous permettent de ne plus considérer un clone néoplasique comme une masse de cellules définitivement transformées en un type nouveau, mais bien plutôt comme une population soumise à une évolution dynamique sous le contrôle de deux facteurs ; l'apparition d'anomalies chromosomiques nouvelles et la sélection naturelle des caryotypes envahissants.

En d'autres termes en étudiant les aberrations chromosomiques des néoplasies il semble bien que l'on n'observe ni la cause ni la conséquence de la néoplasie, mais la néoplasie même.