Nouvelles idées sur le cancer de l'œsophage et l'ordre des mutations

Des recherches récentes montrent que l’ordre des changements dans les gènes des cellules est important pour le développement du Cancer. Dans l'œsophage, perdre les deux copies du gène TP53 est l'un des premiers changements qui se produit et se retrouve dans les premiers signes de cancer. Par contre, les Mutations dans le gène NOTCH1 sont plus souvent observées dans des tissus sains que dans des tissus cancéreux. Dans des études sur des souris, des changements dans le gène NOTCH1 ont en fait réduit la croissance des tumeurs.

L'œsophage offre une chance unique d’étudier comment l'ordre des changements géniques affecte le cancer dans des tissus normaux. Au fil des ans, le tissu œsophagien est envahi par des cellules mutées qui sont sélectionnées pour bien croître, rivalisant pour un espace limité. Les chercheurs ont commencé par examiner une grande zone de tissu d'individus plus âgés pour voir comment les mutations se produisent.

#Cartographier le paysage mutationnel

Pour analyser les mutations dans le tissu œsophagien sain, les chercheurs ont utilisé trois méthodes différentes de séquençage de l'ADN. Ils ont regardé des échantillons de 2 856 individus, combinant des données de donneurs de transplantations sains âgés jusqu'à 79 ans et quelques autres précédemment étudiés. Tous les donneurs étaient exempts de cancer ou de maladies œsophagiennes. L’analyse a montré que ces donneurs représentaient bien la population du Royaume-Uni.

Des échantillons ont été prélevés dans la partie médiane de l'œsophage pour obtenir une vision plus globale des cellules mutées. Les chercheurs ont soigneusement recueilli des échantillons de 2 mm² et plus petits de 0,05 mm² pour un séquençage détaillé. Le séquençage du génome entier a été réalisé sur certains échantillons clonaux. Le nombre total de mutations a été calculé à partir de l'analyse des échantillons de 2 mm².

Au total, 2 405 échantillons de 2 mm² ont été analysés, couvrant une surface de 48,1 cm². 451 autres échantillons ont été prélevés sur de petites zones de 0,05 mm² pour un séquençage ciblé des gènes liés au cancer.

#Estimer les taux de mutation

L'estimation des mutations chez tous les donneurs a montré une gamme de charges de substitution, indiquant combien de changements étaient présents dans leur ADN. L'analyse a suggéré que le nombre de mutations augmentait avec l'âge et était plus élevé chez les fumeurs. Fumer semblait ajouter l'équivalent d'environ 14 ans d'âge en termes de charge mutationnelle.

#Signatures mutationnelles

Une analyse plus approfondie a révélé trois modèles de mutation spécifiques liés à l'âge. Fait intéressant, il y avait peu de variations dans ces modèles selon le statut tabagique, ce qui correspond à des études plus anciennes sur le cancer de l'œsophage.

Les chercheurs ont ensuite cartographié les mutations à travers les échantillons plus larges, identifiant plus de 20 000 mutations uniques. Ils ont aussi examiné de près les plus petits échantillons chez les individus plus âgés, identifiant plus de mutations dans les gènes liés au cancer.

#Sélection des gènes mutants

L'analyse des mutations a permis aux chercheurs de voir quels gènes étaient sous sélection positive, ce qui signifie qu'ils étaient plus susceptibles d'être présents dans le tissu. Un total de 17 gènes avait des mutations remarquables. Notamment, les gènes EPHA2 et EEF1A1 n'avaient pas été associés auparavant à l'expansion clonale dans l'œsophage normal.

L'équipe a créé des cartes pour montrer comment ces populations clonales de gènes mutés changeaient avec l'âge. Ils ont découvert qu'à partir de 70 ans, le tissu était rempli de clones mutants se battant fermement pour l'espace. Le gène NOTCH1 était le plus courant trouvé dans ces clones. Avec l'âge, la proportion de tissu occupée par des mutations TP53 a également augmenté.

#Étudier les altérations clonales

Pour approfondir, les chercheurs ont réalisé un séquençage du génome entier sur des échantillons avec un nombre significatif de mutations. Ils ont découvert qu'un groupe particulier d'échantillons provenait de clones distincts, indiquant différentes lignes de changement génétique. Le taux de mutation général à travers les échantillons s'est révélé élevé, avec plusieurs échantillons montrant des motifs liés à la consommation d'alcool.

L'analyse du génome des plus grands clones a révélé que certains gènes étaient fréquemment altérés, y compris NOTCH1 et TP53. La plupart des échantillons montraient une perte complète de fonction dans ces gènes.

#Examiner les altérations du nombre de copies

Les chercheurs ont élargi leur analyse à un plus grand groupe d'échantillons, cherchant des changements dans le nombre de copies des gènes NOTCH1 et TP53. Les résultats ont indiqué que les changements au site NOTCH1 étaient assez courants, tandis que très peu de changements étaient observés au site TP53. Un grand pourcentage des échantillons altérés de NOTCH1 avait aussi des mutations dans le gène lui-même. Cela montre que, bien que des changements géniques se produisent, ils restent limités en termes de perturbation de la stabilité globale du génome.

#Le rôle de la mutation NOTCH1

La découverte la plus frappante a été que les mutations NOTCH1 se propageaient dans une grande partie de l'œsophage vers la mi-vie. Cela a soulevé des questions sur la façon dont cela pourrait affecter quelles autres mutations se produiraient plus tard dans la vie. Les chercheurs ont comparé le nombre de mutations dans des échantillons avec de forts changements NOTCH1 contre ceux avec moins de changements. Ils ont trouvé que plus il y avait de mutations NOTCH1, moins il y avait de chances que des mutations TP53 se développent, montrant un changement de sélection vers différentes mutations.

#Expériences sur un modèle de souris

Pour tester davantage ces résultats, les chercheurs ont utilisé un modèle de souris. Les souris ont une structure plus simple dans leur œsophage par rapport aux humains, mais l'exposition à des mutagènes crée un paysage mutationnel similaire. En créant des souris sans le gène NOTCH1, les chercheurs ont pu observer comment cela affectait la sélection des mutations.

Après avoir vieilli les souris et prélevé des échantillons de leur œsophage, un séquençage ciblé supplémentaire a montré que, bien que seules quelques mutations spontanées se soient produites, la plupart étaient liées à des changements dans NOTCH1 et NOTCH2. Les mutations dans NOTCH1 étaient favorisées dans le tissu normal, tandis que les mutations NOTCH2 étaient favorisées dans le tissu dépourvu de NOTCH1.

#Confirmation par coloration

Pour valider leurs résultats, les chercheurs ont réalisé une immunocoloration sur le tissu œsophagien des souris. Des motifs de coloration altérés ont été trouvés dans le tissu ayant perdu NOTCH1, indiquant une plus grande sélection pour NOTCH2. Le séquençage ciblé a confirmé que ces zones portaient des mutations, s'alignant avec leur analyse précédente sur des échantillons humains.

#Résumé des résultats

Dans l'ensemble, cette étude a révélé que le tissu œsophagien normal au Royaume-Uni se remplit de mutations, surtout à partir de 70 ans, les mutations NOTCH1 étant les plus courantes. L'analyse des clones a montré que très peu montraient des signes typiques des Génomes cancéreux de l'œsophage. La présence de NOTCH1 semble protéger contre le développement d'un cancer à part entière, soulignant son rôle potentiel dans la prévention des maladies.

Il est important de noter que les changements dans NOTCH2 deviennent plus courants après des mutations dans NOTCH1. Cela suggère que la présence de certaines mutations peut modifier la manière dont de nouvelles mutations sont sélectionnées et quels types de mutations peuvent prospérer dans le tissu.

#Conclusion

L'étude fournit des informations sur la façon dont les mutations se produisent dans le tissu œsophagien normal et indique que des mutations spécifiques peuvent influencer la probabilité de développer un cancer. La dynamique de la sélection des mutations et de la compétition entre les cellules est complexe, et cette recherche aide à éclairer les processus qui pourraient protéger ou promouvoir le cancer. Une exploration plus poussée de ces voies pourrait conduire à une meilleure compréhension et à des stratégies potentielles pour la prévention du cancer.