CDKN2A : deux suppresseurs de tumeurs à partir d'un locus

Cadres de lecture alternatifs : un gène, deux protéines

Le locus CDKN2A code pour p16INK4a et p14ARF grâce à un arrangement génétique remarquable : les deux protéines partagent les exons 2 et 3 mais utilisent des premiers exons différents (1α pour p16INK4a, 1β pour p14ARF) et sont traduites dans des cadres de lecture différents. Les deux protéines n'ont donc aucun rapport dans la séquence d'acides aminés : p16INK4a est un inhibiteur de CDK avec quatre répétitions d'ankyrine, tandis que p14ARF manque d'activité enzymatique mais possède de puissantes propriétés de liaison aux protéines. Cette configuration de cadre de lecture superposée n'est pas unique à CDKN2A mais est rare dans le génome des mammifères, ce qui suggère une forte pression évolutive pour co-localiser ces deux fonctions suppresseurs de tumeurs.

Bien qu'ils ne partagent aucune séquence protéique, p16INK4a et p14ARF convergent vers un résultat cellulaire unique à travers différents mécanismes : l'arrêt du cycle cellulaire G1. p16INK4a y parvient en inhibant CDK4/CDK6, empêchant ainsi la phosphorylation de pRb et la libération d'E2F. p14ARF y parvient en stabilisant p53 via la séquestration de MDM2, conduisant à la transcription de p21 médiée par p53 et à l'inhibition de CDK2. Une suppression supprimant simultanément les deux cadres de lecture élimine à la fois les mécanismes d’arrêt G1 et les deux voies suppresseurs de tumeurs d’un seul événement génomique.

Silençage épigénétique par méthylation du promoteur

La suppression de CDKN2A n'est pas le seul mécanisme d'inactivation. Le promoteur p16INK4a contient un îlot CpG dense qui est l'une des régions hyperméthylées les plus fréquemment dans le cancer humain, avec un silençage médié par la méthylation détectable dans environ 30 % des cancers sporadiques dans de nombreux types de tissus. La méthylation du promoteur p16INK4a est un événement précoce dans la carcinogenèse – détectable dans les lésions précancéreuses, notamment la leucoplasie buccale, l'œsophage de Barrett et les adénomes du côlon – ce qui en fait un biomarqueur potentiel de détection précoce du cancer dans les biopsies liquides.

Il est important de noter que le silençage épigénétique est en principe réversible : les inhibiteurs de la DNMT (azacitidine, décitabine) peuvent restaurer l'expression de p16INK4a dans des cellules cancéreuses inhibées par la méthylation in vitro, bien que l'efficacité clinique spécifiquement via la restauration de p16 soit difficile à isoler des effets de déméthylation globale. Le promoteur p14ARF est moins souvent méthylé que p16INK4a dans les cancers sporadiques, ce qui signifie que l'inactivation isolée de p16INK4a peut se produire sans inactivation simultanée de l'ARF.

Mécanismes de distribution et de délétion des types de cancer

CDKN2A est altéré de manière récurrente dans de nombreux cancers, notamment le mélanome, l'adénocarcinome canalaire pancréatique, le gliome et les carcinomes épidermoïdes. La classe de prévalence et d’altération diffère considérablement selon le type de tumeur et la cohorte. Dans le cancer du pancréas, la perturbation de CDKN2A est l'un des nombreux événements conducteurs récurrents aux côtés des altérations de KRAS, TP53 et SMAD4 ; ces événements sont courants mais ne sont pas requis individuellement dans chaque tumeur.

La délétion, la méthylation du promoteur et les variants de séquence répondent à différentes questions. Une délétion homozygote 9p21 peut supprimer les deux allèles CDKN2A et peut s'étendre aux gènes voisins tels que MTAP, alors que des événements plus petits ou spécifiques à la transcription peuvent ne pas affecter les mêmes produits. La perte de MTAP a motivé la recherche dirigée par PRMT5 et MAT2A, mais la dépendance et les preuves cliniques sont spécifiques à l'agent et au contexte. Les tests de nombre de copies, de méthylation et de séquence doivent donc être interprétés séparément.

Points clés à retenir

• ·CDKN2A code pour deux protéines suppresseurs de tumeur totalement indépendantes provenant de cadres de lecture qui se chevauchent : p16INK4a (inhibiteur de CDK4/6 à quatre répétitions d'ankyrine) et p14ARF (protéine nucléolaire séquestrant MDM2), partageant les exons 2 et 3 mais des premiers exons et des cadres de lecture différents.
• ·Une large délétion de CDKN2A peut affecter à la fois le contrôle de p16INK4a – RB et de p14ARF – MDM2 – p53, mais les limites de la délétion et les conséquences de la transcription doivent être établies.
• ·L'hyperméthylation du promoteur p16INK4a fait partie des premiers changements épigénétiques détectables dans la carcinogenèse, servant de biomarqueur potentiel par biopsie liquide pour la détection précoce du cancer dans les populations à risque.
• ·La suppression de CDKN2A co-supprime fréquemment MTAP au locus 9p21.3, créant une létalité synthétique de l'inhibiteur PRMT5 exploitée dans des essais cliniques pour les cancers nuls avec MTAP.
• ·CDKN2A, KRAS, TP53 et SMAD4 sont altérés de manière récurrente dans l'adénocarcinome canalaire pancréatique, mais la fréquence varie et aucune combinaison fixe de quatre événements n'est requise dans chaque tumeur.