Immunoanal Biol Sp6c (1991) 29, 11-18 11 © Elsevier, Paris

Analyses prospectives et revues gdndrales

Mdcanisme d'action des hormones, des facteurs de croissance et de leurs rdcepteurs dans les tissus tumo-

raux, Exemple des tumeurs mammaires

S Saez, N Falette

Centre Leon-Berard, 28, rue Laennec, 69373 Lyon Cedex 03, France

(Re~u le 26 ]uin 1991, accepte le 15 ]ulllet 1991 )

R6sumd - - Le setn est la clble de nombreuses hormones dont I'actwlte s'exerce par I'mtermedtalre de recepteurs mernbranalres ou ~ntranucleatres II est egalement sous la dependance d'un r~seau de facteurs de crolssance produtts Iocalement L'auteur, apr~s avoir rappele renchafnement des sequences blolog~ques et les m6canlsmes de contr61e, s'est attach~ & exphquer la tumongen~se & parttr des facteurs transformants et des produits des oncogenes [_'article eclatre ~galement la notton d'horrnonod~pendance des tumeurs du setn, en precLsant la place de I'~tude des r~cep- teurs dans la pathologte tumorale

sem / cancer / r~cepteurs aux cestrogbnes / facteurs de crotssance / oncogbnes

Summary - - M e c h a n t s m of hormonal actton, growth factors and their receptors m tumoural ttssues Example of breast tumours The breast ~s the target of numerous hormones acting on membrane of nucleus receptors, moreover, ~t supports the mfluence of locally poduced growth factors The author descnbes the chaining of biological sequences and the mechanisms of control, before explaining tumourigenests due to transforming growth factors and oncogene pro- ducts The ~nterest of the receptor assays ~s emphastzed

breast / cancer / estrogen receptors / growth factors / oncogenes

Introduction - H is tor ique

Le sein est un organe glandulaire ctble de nom- breuses hormones qut mtervtennent selon des sequences bien defin~es et assurent au cours de la vte le developpement de I'organe, les regula- tions hees au cycle menstruel et I'acttvtte dlfferen- cl6e qut est la production de lalt L'enchafnement de ces sequences est contrSle par un mecantsme central II est complete par le reseau des facteurs de croissance produLts Iocalement On ne connaft pas encore completement n i le systeme hormonal lui-m~me (par exemple on salt peu de chose sur le rSle de la vitamine D, de la calcitonme, de I'hor- mone parathyroldtenne), nl le reseau des facteurs de croissance qut determinent cette evolution morphologlque et foncttonnelle normale

Des alterations du mecantsme d'action de ces facteurs ont ete detectees et analysees darts des t~ssus tumoraux au cours de ces dernteres

annees, mats tl reste difficde de distinguer les- quelles auraient eventuellement conduit & I'instal- lation du processus tumoral, lesquelles en ont seulement favonse le developpement et les- quelles y sont s~mplement associees

Le sere est un exemple part~cuherement repre- sentatlf de cette evolution recente de la biologle pour ce qua concerne la connaissance du meca- nisme d'action des hormones, et plus recemment des facteurs de croissance On peut distlnguer plusieurs periodes & cette evolution, o~J alternent les approches blologiques et les applications ch- ntques

II y a plus d'un si~cle, on a observe que des poussees evolutives et inflammatoires comci- daient avec les activates hormonales du cycle menstruel [1,2] Le hen poussee evolutive-activite hormonale a ete conflrme Iorsque des ovariecto- mies, plus tard associees & des surrenalectomies (chirurgle endocrinienne majeure) ont permts des

12 S Saez, N Falette

regressions spectaculatres de tumeurs tres evo- luees [3, 4] Ce benefice therapeutique etalt reserve & environ un tters des tumeurs, mats HI etait impossible de dtscerner quels mecanismes blologlques en etalent les medtateurs Dans le m6me temps, on a commence & contr61er experl- mentalement les hypotheses suggerees par la ch- nlque, et envisage le rSle des estrogenes et des carclnogenes chlmtques sur rinductton de can- cers chez les rongeurs

C'est de cette periode qu'est issue la suivante, puisque des 1962, E Jensen [5] posait les pre- mters elements de I'hypothese du mecanisme d'action des hormones sterotdes et mettatt en place le concept des ,,recepteurs hormonaux,> en 1970 [6] C'est ce qul a permis d'elucider le phe- nomene precedemment incompns de I'hormono- dependance de certames tumeurs En apphquant cette hypothese & I'etude des tumeurs develop- pees dans les organes ctbles, =1 est apparu clalre- ment que les tumeurs du sere hormonodepen- dantes etatent celles dans lesquelles les recepteurs hormonaux des estrogenes et de la progesterone en particuher etalent preserves, de m~me que les structures cellulatres qu'ils mettent en ]eu pour exercer leur action [7, 8] Les hor- mones polypepttdiques obe~ssent au m~me pnn- cJpe general leur action est obhgatoirement dependante d'un recepteur cellula=re qul les reconna?t de fa£on tres spectfique, ce qui consti- tue la prem=ere etape de I'act=on de I'hormone Cependant, raction des hormones sur les tumeurs des tJssus ctbles n'est pas exactement calquee sur celle que I'on observe dans les tissus normaux, qu'll s'agisse des hormones steromdes ou des hormones polypeptJdiques Elle depend du r61e que ]ouent ces hormones dans les meca- nlsmes de prohferatton

C'est un peu plus tard que I'on a tdentlft~ des substances polypeptid=ques produltes par de nombreux tissus, et qu~ ont pour r(~le de gouver- ner la progresston des cellules dans le cycle cel- lulatre et/ou de favonser leur developpement dif- f~rencie Ce sont les ,<facteurs de croissance>> IIs n'obe=ssent pas, comme les hormones, & une regulat=on centrale Depuls 1978, on commence & mieux cerner I'importance de ces facteurs et de leurs alterations dans les tissus tumoraux On savait dej& que les tissus normaux produisent des polypeptides qua modulent le foncttonnement des cellules volsines par un mecanisme disttnct du modele hormonal Todaro a mJs en ewdence une anomahe caracteristtque des tissus tumo- raux, la production de ce qu'il a appele des ,<fac- teurs transformants,> [9] De nombreux auteurs ont ensulte contribue & montrer les liens entre les facteurs de cro=ssance et facteurs transformants et les produtts des oncogenes [10]

R61e des hormones et des facteurs de crois- sance - Aspect chntque et biologtqu

Aspect chmque

II faut se souvenir que c'est au cours de la pre- miere periode citee plus haut que I'on a pu obser- ver le benefice chnlque apporte par la chlrurgle endocrinlenne majeure et caractenser I'hormo- nodependance Actuellement, on observe rare- ment ce caractere parce que les habitudes de tra~tement sont d~fferentes Le traitement est generalement inttle & des stades plus precoces de I'evolutlon et HI associe plusteurs types de trai- tements systemlques

$1 I'on tient compte des donnees les plus recentes sur le mecanisme d'actlon des hor- mones on peut considerer rhormonodependance comme une hypersenstbihte aux hormones, d'oQ I'effet majeur de regression tumorale observe apres suppression de celles-ci

II faut distinguer ce comportement de ce qui est une hormonosenslblht# simple Cette derniere ne permet pas d'amehoratton radicale apres sup- pression des hormones endogenes, ma~s seule- ment une reponse partielle & un traitement hor- monal addltif Elle correspond & la reponse hormonale d'un organe cible normal Une troisle- me categone de tumeurs est insenstble& la sup- press~on hormonale comme au tra~tement addttif Ce sont les tumeurs dates hormono-lnd#pen- dantes On observe souvent un passage progres- stf de rhormonodependance & I'hormono-inde- pendance au cours de I'evolut~on selon un gradient propre & chaque mdividu

Les hormones ou antihormones qua s'opposent & la progression tumorale sont celles qua renver- sent par un mecanisme dtrect ou redirect I'effet des oestrogenes et des facteurs de crotssance En aucun cas elles ne sont cytotoxiques Elles n'entrafnent pas par elles-m~mes la mort cellulai- re Dans le cas oQ elles reduisent la prohferatlon tumorale elles fonctionnent comme un suppres- seur des facteurs qut activent le cycle Leur effet est leve & I'arr~t du trattement

Aspect blologlque - Hormones et facteurs de crolssance

La glande mammaire elle-m6me est constituee de dlfferents tissus L'element noble, responsable de la fonctlon (production du latt) est le contingent epithelial Mats les autres tissus structures myoe- pltheliales, tissu de soutien, ttssu graisseux, contrtbuent & I'equdibre du developpement La regulation de leurs fonctions est assuree par tout le reseau des hormones et des facteurs de crois- sance [11-14] dont les rSles respectifs varient

Mecan~sme d'act~on des hormones dans les t~ssus tumoraux 13

depuis le debut du developpement ]usqu'& I'&ge adulte

On definlt les hormones comme des sub- stances endogenes produltes par des organes specffiques, les glandes endocnnes, et regulees par retroaction Elles sont soit des polypeptides, so~t des molecules non pept~diques de faible potds moleculaire Elles sont transportees par la ctrculation generale ]usqu'& leurs organes ctbles Elles parttcipent chacune de fa£on specifique & I'activtte particuhere de ces organes (structure, proliferation, secretton) Elles sont actives & tres falble concentration (de I'ordre de la nanomole en moyenne)

Les facteurs de cro~ssance sont des polypep- ttdes products par de nombreux tissus de I'orga- n~sme [15] IIs sont actifs dans le vo~s~nage de leur heu de production dans I'organtsme sans passer necessairement dans la c~rculation gene- rale, mats tls peuvent y ~tre presents Les fac- teurs de crotssance ont pour ctble soit des cel- lules d'une autre ong~ne t~ssulaire que celles qu~ les produisent (c'est le fonctionnement paracri- ne), sort des cellules homologues (c'est le fonc- tionnement autocrine) Enfin, Iorsqu'une substan- ce produ~te par la cellule est acttve& I'tnteneur de la cellule sans passage b. I'exterieur, c'est le fonc- t~onnement ~ntracrme

Les facteurs de cro~ssance expriment leurs act~- vttes sur leurs cellules ctbles pendant la premiere phase du cycle, GO G1 IIs gerent en partie la progression dans le cycle vers la phase S o u la m~se en place des proprietes speclfiques d~fferen- ciees, sutvant le type de cellule et suivant le stade de developpement o~ elle se trouve [15, 16, 17] C'est le cas de I'EGF, qua est necessaire au developpement Iobulo-alveolatre physiolo- gtque de la glande mammaire et des peptides de la famille de I'msulme qut sttmulent la prohferat~on des cellules eptthehales [16, 17]

Mode g#n6ral d'actlon des hormones et des fac- teurs de cro~ssance - Les r6cepteurs

Toute acttvtte hormonale requ~ert, pour pouvolr s'exercer, la presence dans le tlssu clble de cer- tames structures btologtques caracteristlques

Le recepteur rend la cellule capable de detecter un signal present en fatble quanttte dans le mtheu Inteneur, de le retenlr (caractere d'affinlte) de fagon spectfique (spectftcite de la liaison) et de transduire son stgnal aux autres structures de la cellule II extste dans chaque cellule cable un nombre tint de recepteurs specifiques, ce qua lima- te la quantlte de hgand qua peut ~tre hee La hal- son obeit aux regles de la lot d'action de masse Elle est reversible in vitro sl on falt vaner de fagon appropnee les conditions expenmentales

On reserve le nom de recepteur & ces struc- tures qua hent leur messager specifique avec une grande affinite et sont amsl responsables de la premtere etape cellulaire de I'action d'une sub- stance endogene presente dans le mlheu mte- neur Cette etape est obhgatoire et hmltante, mals elle doit etre enchaTnee avec d'autres pour que s'expnme I'effet de I'hormone ou du facteur de crolssance

Le signal dolt pouvo~r ~tre transmts aux struc- tures nuclealres responsables du declenchement de I'effet biologique Au-del&, le mecanisme de I'inductton de la transcnpt~on est stnctement regu- le et fonctton de rintegrite du gene Les syn- theses proteiques marquent le terme de I'act~wte post-transcnptlonnelle On distingue deux types de recepteurs, qui correspondent & deux types structuraux d'hormone ou facteurs de croissance Leur activate s'articule avec deux types de circula- tion du stgnal dans la cellule

Les r#cepteurs des hormones polypeptldlques et des facteurs de croissance sont sttues dans la membrane plasmKque Ce sont des structures transmembranatres qua comportent un domame extramembranatre qua reconnaft le polypepttde correspondant avec un tr~s grande aff~ntte, un domame transmembranaire et un domame intra- cellulamre Leur actwatmon est declenchee par la haison de leur ligand Le signal est transduit vers I'effecteur situe & la face cytoplasmique de la membrane

On distingue plusteurs mod#les de recepteurs membranatres, qua different par le mode de trans- duction membranalre [18] Le modele le plus s~mple est celui oe le recepteur lui-m6me porte une activtte tyrosme kmase dans sa part~e mtra- cellulaire (R-EGF, R-msuhne) Ces sLtes sont res- ponsables de I'activite du recepteur Les sub- strats specff~ques ne sont pas connus Un autre type de recepteur est couple & une structure intermedlaire qul reahse le couplage avec I'effec- teur Cette structure est constituee par la famille des protemes ,<G>> amst nommees car elles ont en commun de porter un site de reconnaissance pour la guanosme tnphosphate Elles assurent le couplage du recepteur ~. I'enzyme adenylate cyclase qul amphfie le message II exlste des recepteurs & acttvite stlmulatrice de la production d'AMP cychque et des recepteurs & acttvtte inhibi- tnce dont les protemes G transduLsent le signal L'AMP cyclique prodult acttve une proteine kinase particuhere, la kmase A, qui peut alors mterventr dans la phosphorylatLon des proteLnes Dans un 3 e modele, voisin du precedent, une proteme G assure le couplage du recepteur avec une enzy- me amplificatrice, la phospholipase C, qut trans- forme le phosphat~dyl inos~tol blphosphate en deux seconds messagers (tnosttoltnphosphate et

14 s Saez, N Falette

diacylglycerol) L'un lib~re les ions Ca ++ situes dans le r~t~culum endoplasmique, rautre acttve la prot~ine kinase C calcium dependante

Les r#cepteurs des petites molecules non pep- t#d#ques se lient & des r~cepteurs Iocahses dans le noyau des cellules clbles Se rangent dans cette cat~gorte les r6cepteurs des hormones st~- roides, de I'hormone thyroldlenne, de I'actde r~ti- notque et de la vitamlne D3 IIs r6gulent, Iorsqu'ils ont et~ activ~s par I'hormone, la transcription de g~nes qui codent pour les proteines impliqu6es dans I'expression de I'acttwt~ spectf~que de I'hor- mone et sp~cifiques du tissu cable [19] On reuntt souvent ces recepteurs en une <<famtlle,> car en effet ds sont les uns et les autres cod6s par des g~nes qu~ pr~sentent entre eux d'importantes homologies de s~quence Dans la structure pro- t~ique des r~cepteurs eux-m~mes, on distmgue un domaine de hatson & rhormone et un domaine de hanson & I'ADN Le premier assure la sp~cff~c~- t~ des m6canismes de transcription qut seront mduits par le second Les r~cepteurs non por- teurs d'hormone sont su~vant les cas repartis en ma]orit~ dans la fraction nucl6a~re ou cytoplas- mique In wtro, des conditions appropriees de fractionnement cellulatre peuvent modifier leur dtstrtbutton dans les fractions subcellulaires Darts les cellules entieres m v#vo, les r6cepteurs h~s & I'hormone sont en quelques minutes tr~s fo'rtement li~s & I'ADN

Approche b#ologlque des recepteurs et de leur fOnct#on Les m6thodes de r~f~rence utihsees relevent de la btochimte ou de la biologte mol~culaire suIvant le type d'approche chois~

Les r#cepteurs des hormones polypepttdiques sont le plus g~n~ralement ~tud~es sur des frac- tions membranaires subcellulaires, ma~s peuvent I'~tre egalement sur des cellules enti~res dans certaines condittons exp~nmentales B~en que les r~cepteurs des st~roides solent Iocalises dans les noyaux, on les etudte dans la fraction cytosolique o~J His sont rapidement entra?n~s au cours du frac- tionnement subcellulatre Dans des conditions exp~rtmentales parttcuh~res, ~ls peuvent 6tre etu- dl~s dans les cellules entieres ou dans la fraction nucl~atre

U~valuatton de la pr6sence ou de la quant#te de r#cepteurs presents dans des tissus utthse la capac~t~ de ceux-ci & her I'hormone Ce qua est mesur~ repr~sente la quanttt~ qui peut ~tre hee dans des condittons pr~cises Celles-ct dolvent permettre de v6rifier la specificit~ de la liaison, definlr la constante d'affin~t~ et permettre de cal- culer le nombre total de sites La liaison est r~verslble et ob~tt & la loB d'action de masse L'une des meilteures approches pour definir les

constantes indiqu~es est la methode de Scat- chard [20]

Le hgand uttlis~ est marqu~ avec un isotope radioactlf selon une activit~ speciflque connue, et c'est ce qua sert de base au calcul de la masse d'hormone li~e Les r~sultats sont g~n6ralement exprim~s en fmol de hgand 186 et standardises par mg de prot~ines dans la fraction subcellulatre cor- respondante

On peut tester #n vitro I'actwat#on des r#cep- teurs des facteurs polypeptidlques par leur auto- phosphorylation, la productton d'AMP cychque et activation de la proteme klnase A, hydrolyse des phospho-mosltides On appr~cie I'acttvation des recepteurs des st~roides par leur transfert nucl~aire et la liaison du complexe & I'ADN

On peut mamtenant, pour les recepteurs de nombreux hormones et facteurs de croissance, 6tudier le g#ne lul-m#me et son expression, par les m~thodes g~n~rales de Southern et Northern Des anomalies de la structure du g~ne peuvent se rencontrer, qua entra?nent des alterations variables de la fonctton On peut rechercher s'~l existe des pertes ou anomahes d'un allele, plu- sieurs copies supplementaires d'un g~ne, des anomalies quahtatives et/ou quantttatives de I'ARNm La r~gulatlon de la transcnption repr6- sente un large domaine actuel d'lnvestigation

Dans toutes les ~ventuaht~s, le recepteur se presente doric comme une structure cellulatre, produite et regul6e par la cellule II re£oit les informations presentes dans le compartiment extracellulalre Ses proprt6tes de sp6cificute et forte affinite assurent dans les tissus tumoraux aux seules cellules cables la capacit~ de d~tecter et s61ect~onner les messages qu~ les concernent, malgre la tres fatble concentration de ceux-ct Dans ces hmites, il est I'interm~diaire obhgatoire qul transduit le s~gnal ext~rieur aux structures intracellulaires concern~es II repr~sente ainsi une ~tape charni~re dans rensemble des proces- sus de communication de s~gnaux entre les cel- lules, les tissus et les organes, sans laquelle la cellule clble ne peut repondre au signal

Facteurs de croissance et facteurs transfor- mants - Oncogbnes

Comme le sugg~re leur nom, les facteurs trans- formants (TGF) repr~sentent des facteurs de crotssance alt6r~s presents dans les ttssus tumo- raux [10] Ce sont des <<facteurs de croissance products au mauvais endrott et au mauvais moment,, On les definit de la fa?on sutvante ce sont des facteurs polypeptidiques produits par les ttssus tumoraux IIs stimulent la prohf~ratton sans inhtbttion de contact et ~nduisent I'expression du

Mecanisme d'action des hormones dans les tBsus tumoraux 15

ph~notype transform6 & des cellules normales (morphologie et croissance sans ancrage) Le phenomene est r6verslble Iorsque le facteur transformant est retlr~ du miheu

Les facteurs transformants ont une actiwt~ m~met~que des facteurs de croissance IIs trans- mettent leur signal par I'intermedla~re des recep- teurs des facteurs de croissance Leur propn6t~ transformante est la consequence & la fOBS de leur production mappropn~e et/ou de I'alteration de leur structure et de leur fonction

La production de facteurs transformants a et~ montree pour la premiere fois [9] & partlr de cel- lules de carcmomes ou de sarcomes d'origme an~male ou humame On a montr~ ensuite que deux facteurs products en m6me temps 6talent responsables de I'expression du ph~notype trans- form~ [20] 1) le TGFo~ produit physiologlquement par des tissus adultes normaux, mass surtout par des tissus normaux embryonna~res ou des cel- lules tumorales, 2) le TGFI~ normalement produit par les cellules de certains tissus adultes comme I'os, les plaquettes II peut, comme le TGFc~ Ctre le produit <<mappropri~>> de cellules tumorales de natures d~verses alors que les cellules homo- Iogues normales d'o0 ces dernieres d6nvent ne le produisent pas

D'autres facteurs transformants ont ~t~ identi- fies, qu~ s'apparentent aux facteurs autres que I'EGF et qu~ interv~ennent dans le cycle cellula~re [22] Soit ils representent une version partielle- ment alt6ree d'un facteur de croissance qui a conserv~ la capacite de se her au recepteur, soit ~ls pr~sentent une structure normale, ma~s comme les TGFc~ et TGFI], ils sont le produit inappropri~ d'une cellule tumorale IIs peuvent aglr sur les cellules m6me qul les ont produites, & condibon qu'elles conbennent aussi le r~cepteur correspondant C'est un autre aspect de la fonc- tlon autocrlne

Les oncog0nes sont caracteris~s comme une version alt6r~e de genes normaux qui sont & I'ori- gine du contr61e des processus de prohf~rat~on et de d~ff~renc~ation cellula~res [21, 23-26] Pour un certain nombre d'entre eux, on connaTt en effet la forme alt~r~e du gone et I'homologue normal d'oO iI d~nve (proto-oncog0ne), de m¢me que la fonc- bon de celui-ci On observe que cette fonctlon s'intercale & une 6tape ou une autre de I'actlwt~ des facteurs de croissance [24] En effet, les pro- duits des oncog0nes peuvent representer des versions alt6r~es soit des facteurs de croissance eux-m6mes, soit de leurs r~cepteurs, so~t des prot6ines (enzymes ou autres) qui r~gulent la transmission interne du s~gnal ou les processus de transcnption On a appel~ <<anti-oncog0ne>> des g0nes qul r6gulent normalement de fa?on n~gative les ph~nom0nes de prohf~rabon, la pr6-

sence d'une mutation de la forme c-onc contnbue & I'alteratlon de sa fonction Pour d'autres onco- genes, la fonctlon physiologique n'est pas encore identlfi6e

Plusieurs vanet~s d'alt6rations ont pour conse- quence des modifications quanbtabves ou quah- tat~ves de I'activite du gone Plusieurs types d'alt~rations peuvent aussi se superposer - amphfication du gone (qua exlste en plusieurs copies),

- d~16tlon ou translocatlon, qul peuvent entraTner des modifications de la r~gulabon de la transcnp- tlon, - mutations ponctuelles, qu~ engendrent la pro- duction de messagers et de prot~mes modifi6es

Les produits protelques des oncog0nes se sub- stituent dans la cellule aux protemes normales, alt6rant d'autant la fonction correspondante [24, 25] On a mamtenant identlfie un assez grand nombre de prot~ines oncogeniques On peut les classer sulvant le moment et le heu o0 elles s'intercalent dans I'acbwt~ cellulaire

Des prot~nes oncog~niques sont m#m#bques de facteurs de crolssance Plusieurs types de cel- lules transform~es produisent des polypeptides qua paraissent d6riv~s du PDGF [26, 27] Osteo- sarcoma derived growth factor, Ghoma derived growth factor, Transforming prote~n of s#m#an sar- coma wrus Ces peptides se hent aux r6cepteurs du PDGF et reprodulsent son action

Le TGFc~ est le produit normal d'un gone, mais on suppose que ce sont des prot~mes oncoge- niques (p37-mos, p21Km-ras) qui alt0rent la r6gu- labon de sa synth0se, au nlveau transcriptionnel ou traductionnel [22, 26] De m0me, une forme normale du TGFI} peut etre produite sans Ctre r6gul6e normalement Dans cette cat6gone, ~1 faut classer aussi une prot~lne produ~te par des cellules infectees par la vaccine et qul se he & R- EGF Des oncog#nes et des prot6ines cod~es ont ~t6 identifi~e qul d6nvent des genes des r#cep- teurs des facteurs de crotssance

La prot~ine cod~e par I'oncogene erb B de I'erythroblastose awaire repr6sente une- forme tronquee de R-EGF dans laquelle on retrouve un domaine externe tres court, le domaine trans- membranaire, et un domame interne qui a perdu un site de phosphorylabon [26] L'oncog0ne erb B2, situ~ sur un chromosome dlff6rent de erb B, code pour une prot6ine tres proche de R-EGF mats depourvue de sites de haison de I'EGF On I'a ~dentifi~ dans des neurogho-blastomes chlmio- indults du Rat, des ghoblastomes et des adeno- carcinomes humains [27, 26] Tandls que le proto-oncogene de erb Best le recepteur d'EGF, on n'a pas idenbfi~ le proto-oncogene correspon- dant & erb B2 et on ~gnore sa foncbon [29] On a montr~ que I'oncog~ne erb A pr6sentait de fortes

16 s Saez, N Falette

homologies avec les r~cepteurs des steroides et de I'acide retmoique et que le proto-oncogene correspondant eta~t le r6cepteur de I'hormone thyroidienne [19] On retrouve dans les sequences correspondant aux doma~nes tyrosine kinase du recepteur d'insuline, de R-EGF et du recepteur de PDGF des homologies avec des s6quences port~es par certams virus oncogenes (src, fms, erb B)

On peut assoc~er & ce groupe les proteines oncog6n~ques qua d6rivent des prot~mes trans- ductnces, les prot~mes G Des prot~ines G onco- g6nlques sont porteuses d'une mutation qu~ siege en des points selectifs, qu~ peuvent vaner avec le type de wrus (KPras ou Ha-ras) II faut noter que la transformation par un carcmogene ch~m~que (MNU, DMBA) donne des mutations du m6me type [30]

Des protemes oncog~niques sont d~rivees de prot~mes nucl~a~res imphqu6es dans la transcnp- t~on L'express~on de certames prot~mes nucl~aires (myc, fos, jun) est h~e & ractivit~ de transcription qu'elles r~gulent dans les cellules normates Les facteurs de croissance comme les hormones polypept~dlques activent leur expres- sion sur un mode rapide et trans~to~re On obser- ve qu'une augmentation de leur expression est assoclee au caractere tumongene des cellules mahgnes et & des alterations geniques Ces der- n~eres se pr6sentent comme des translocat~ons (c-myc dans le Burkitt) ou des amplifications (cancer du poumon & petites cellules, carcmomes du sere et du colon)

Nouvelle comprehension de I'hormonod#pen- dance des tumeurs du sere

Les tumeurs mammaires pr~sentent des proprte- t6s particuheres liees & leur caractere de t~ssu c~ble de nombreuses hormones, st~roides et polypeptides en m6me temps que des facteurs de cro~ssance ,/k I'appui de ces investigations r6centes, on peut supposer que le large gradient du caractere hormonod6pendant que I'on obser- ve r~sulte de la van~t~ des alterations de I'actlvite des hormones et des facteurs de crolssance, bees elles-m6mes & des alterations g~nlques d'origines diverses [31]

C'est alnsi que I'~tude exp~nmentale de hgn~es de tumeurs mammaires a mRS en evidence une production de TGFc~ et TGF~ [32-34] d~pendante ou insensible aux st~roldes [35] Les lign~es et les b~ops~es tumorales sont plus ou morns riches en r~cepteurs d'EGF-TGF(z, IGF-I, insuhne [36, 37] et la prohferat~on des hgnees est g~nerale- ment sensible & ces facteurs et au FGFb [35] L'IGF-I ne semble produit que par les cellules mesenchymateuses du tissu environnant et sa

production peut 6tre st~mulee par PDGF [38] Ce dernier est produit par les cellules carcinoma- teuses qua n'ont pas de r6cepteurs correspon- dants II s'agit doric bien d'un m6canisme paracn- ne, qua est ahment6 par les cellules ~pitheliales elles-m6mes et relaye par les cellules m~senchy- mateuses (fibroblastes) II semble que I'on doive malntenant concevoir la r~gulation de la fonction de la glande mammaire comme dependante & la fois des hormones et des facteurs de croissance Iocaux, en sachant que chacun est plus ou moans module par rautre et que le tissu ep~th~hal noble est part~ellement d~pendant des autres contm- gents cellulaires [39] L'effet des estrogenes sur la proliferation de I'~pith~lium parait surtout dependant d'un relais par les hormones polypep- tiques et les facteurs de cro~ssance [13-17, 37, 40] Dans les tissus transform6s, c'est I'ensemble de ce systeme qua serait d~sequihbre, de telle sorte que des propn~tes pourraient etre const~tu- t~vement surexpnm~es ou suppnm6es, ou b~en regul6es sur un mode mhab~tuel

Place de I'dtude des rdcepteurs dans la patho- Iogle tumorale. Intdr~t respectff des diffd- rentes approches

Histonquement, on a commence par suspecter les hormones elles-m6mes d'etre responsables de la tumorigenese mammaire On admet mainte- nant que certaines conditions hormonales peu- vent favonser la promotion de la transformation, et m6me continuer & stimuler la progression Les facteurs de croissance peuvent aussi prendre le relays de ces effets, pu~squ'il ex~ste des interrela- tions locales entre les deux systemes L'effet potent~el des hormones est d'autant plus patent que les structures cellula~res qu~ soutendent leur m~can~sme d'act~on sont pr~servees au sein des autres perturbations b~olog~ques de la cellule tumorale

Par allleurs, on sait auss~ que des alt6ratlons du mecan~sme de r~ponse aux hormones, m6me st elles ne sont pas d~termmantes pour le proces- sus de transformation, peuvent lu~ 6tre assoc~6es Elles entra?nent alors des modifications fonction- nelles du systeme de r~ponse de la cellule cible aux hormones Su~vant le cas, le retent~ssement sur I'actiwte des facteurs de cro~ssance peut 6tre inexistant, ou contnbuer & un d~faut de r6gulation dans le sens so~t d'un exces sort au contralre d'une r6ductlon

Dans ce contexte, I'etude des r~cepteurs repre- sente a pnon une source ~mportante d'mforma- tions, dont la signification biologique vane su~vant I'approche qui a 6t~ choisie Elle sera d'autant plus mt6ressante que I'invest~gation portera sur

Mecan~sme d'actton des hormones darts les ttssus tumoraux 17

des facteurs dont on satt qu'ils ]ouent normale- ment un rSle dans les phenomenes de develop- pement, et dans la fonctlon specff~que du tissu d'ou la tumeur d~nve Dans le cas du sere, les premiers travaux ont porte sur I'actwite de hanson aux recepteurs des hormones steroides, puis des hormones polypepttdtques (prolactme, insuhne) Cette ~nvest~gation est dehcate, mais tout-&-fait accessible Elle renselgne sur la premiere etape charniere de I'actlwte hormonale, c'est-&-dire le malntlen de la capaclte theorique & percevoir le signal C'est ce qua a permis de faire le diagnostic de I'hormonodependance, avec une bonne approximation, avec des methodes biochtm~ques II faut noter I'inter6t partlcuher de la mesure des recepteurs de deux hormones, Iorsque I'un depend de hntegnte de I'acttwte b~olog~que de I'autre C'est le cas du recepteur de progestero- ne, dont la synthese est regulee pos~twement par le recepteur d'estradiol active par rhormone Le bon fonctionnement du syst~me peut ~tre amst cons~d~re comme Ihndlce d'un etat de diff~renc~a- t~on fonct~onnelle relatwement b~en conserve

Les recepteurs des facteurs de croissance peu- vent ~tre 6tud~es avec le m~me type de methodo- Iog~e pour evaluer la capac~te de hanson du tissu Une telle ~nvest~gat~on est apphcable sur un grand nombre d'echantdlons, comme les recepteurs des st~ro~des, ma~s la s~gn#~cat~on chn~que n'a pas encore ete etabhe avec certitude II est dans ce cas relat~vement a~se, en theone, de tester la capac~te fonct~onnelle du recepteur, qul dolt se tradu~re par une reaction de phosphorylation Ma~s HI est cependant dlffictle de I'effectuer comme un examen de routine

Enfin, on a vu que I'etude molecula~re des genes qu~ gouvement I'act~on des hormones et des facteurs de cro~ssance permet d'enwsager b~en d'autres mvestigattons, mats pour avotr toute leur signification, celles-ci ne dowent pas etre separees des etudes b~olog~ques qua indlquent ce qut reellement est expnme et potentiellement actff dans les tissus Elles ont dej& montre que cer- ta~nes les~ons genlques, en partlculler des fac- teurs de crotssance et/ou de leurs recepteurs peuvent dans leur enchafnement mutuel, ~tre d~termmantes pour la transformation mahgne D'autres sont assoctees et responsables des caracteres fonctionnels part~cuhers & chaque tumeur ~nd~v~duelle C'est le cas en particuher des anomahes observees de la structure des g~nes des recepteurs d'hormones

R~ferences

1 Cooper AP (1836) The pnnc~ples and practice of surgery Vol I, London, 333

2 Beatson GT (1896) On the treatment of inoperable cases of carcinoma of the mamma Suggestion for a new method of treatment wtth ~llustrat~ve cases Lancet2 104-162

3 Boyd S (1900), On oophorectomy m cancer of the breast BrMedJ 2, 1161-1167

4 Huggmgs C, Bergenstal D (1952) Inhibition of human mammary and prostattc cancers by adrena- lectomy Cancer Res 12, 134-141

5 Jensen EV, De Sombre ER, Jungblut PW (1967) Estrogen receptor tn hormone responstve ttssue and tumors In Endogenous factors influencing tumor balance (Wlssler RW Dao TL, Wood S, eds) Chicago Universtty Press, Chicago, 15-68

6 Jensen E, Block GF, Smith S, Kyser K, De Sombre ER (1971) Estrogen receptors and breast cancer response to adrenalectomy Nail Cancer Inst Monogr 34, 55-70

7 McGutre WL, Carbone PP, Vollmer EP (1975) Estrogen receptors in human breast cancer Raven Press, New York

8 McGutre WL, Raynaud JP, Bauheu EE (1977) Pro- gesterone receptors ~n normal and neoplastic tls- sues Prog Cancer Res Ther 4

9 Todaro G J, De Larco JE, Fryhng C, Johnson PA, Sporn MB (1981) Transforming growth factors (TGFs) properttes and possible mechanisms of action J Supramol Struct Cel Biochem 15, 287-301

10 Wemberg RA (1985) The action of oncogenes in the cytoplasm and nucleus Science 230, 770-776

11 Vorherr H (1975) The breast, morphology, physio- logy and lactation Academic Press, New York

12 Mauvals-Jarvls P, Gompel A (1989) Hormones et seln Flammanon Medecme-Sc~ences, Pans

13 McGrath C (1983) Augmentation of the response of normal mammary eptthehal cells to estradtol by mammary stroma Cancer Res 43, 1355-1360

14 Hanslam SZ (1986) Mammary fibroblast influence on normal mousse mammary eptthehal cell res- ponses to estrogen in wtro Cancer Res 46, 310- 316

15 Sporn MB, Roberts AB (1988) Peptlde growth fac- tors are multffunct~onal Nature 332, 217-219

16 Tonelh Q J, Sorof S (1980) Epidermal growth factor requirement for development of cultured mammary gland Nature 285, 250-252

17 Oka T JurachL H Yoshtmura M, Tsutsumt O, Cossu MF, Taga M (1987) Study of the gowth factors for the mammary gland eptdermal growth factor and mesenchyme denved growth factor Nucl Med Biol 14, 353-360

18 Enjalbert A (1988) Recepteurs membranalres et m6canlsmes de transductton Med Sc110, 40-48

19 O'Malley B (1990 The sterotd receptor superfamlly more excttement predicted for the future Mol Endocnnol, 4, 363-369

20 Rodbard D, Bertino RE (1973) Receptors for repro- ductwe hormones Theory of radlotmmunoassays and hormone-receptor mteracttons Adv Exp Med Bio136, 327-341

21 Massague J (1985) The transforming growth fac- tors TIBS 10,237-240

22 Heldm CH, Westermarks B (1984) Growth factors mechantsm of action and relation to oncogenes Cell 37, 9-20

23 Hunter T (1984) The proteins of oncogenes Scl Am 251, 60-69

24 We[nberg RA (1985) The actton of oncogenes tn the cytoplasm and nucleus Science 230, 770-776

18 S Saez, N Falette

25 Bradslow RA, Prentls S (1987) Oncogenes and growth factors Elsevier Press, Amsterdam

26 Pimentel E (1987) Hormone, growth factors and oncogenes CRC Press, Boca Raton

27 Schechter AL, Va~dyanathan L Xemberg RA, Yang- Feng TL, Drancke U, Ullnch A, Coussens L (1985) The neu-gene and erbB-homologue gene dlsttnct from and unhnked to the gene encoding the EGF- receptor Science 229, 976-978

28 Slamon D J, Clark G, Wong SG, Levln W J, UIInch A, McGulre WL (1987) Human breast cancer correla- tion of relapse and survival with amplification of the HER2/neu oncogene Science 235, 177-182

29 Lupu R, Colomer R Zugmaier G, Sarup J, Shepard M, Slamon D, Lippman ME (1990) Direct interactson of a hgand for the erbB2 oncogene product with the EGF receptor and p185 erbB2 Science 249, 1552- 1555

30 Baracld M (1990) Ras oncogenes their role in neo- plasla Eur J Chn Invest 20,225-235

31 Lippman ME, Dickson RB (1989) Mechanism of growth control m normal and malignant breast epl- therhum Recent Prog Horm Res 45, 383-440

32 Dtckson RB, bates SE, McManaway ME, Lippman ME (1986) Characterization of estrogen responsive transforming activity ~n human breast cancer cell hnes Cancer Res 46, 1707-1713

33 Bates SE, Davldson NE, Valverlus EM, Freter CE, Dickson RB, Tam JP, Kudlow JE, Lippman ME, Salamon DS (1988) Expression of transforming growth factor a and its messanger rlbunuclelc acid m human breast cancer its regulation by estrogen and its possible functional s~gnlficance Mol Endo- cnnol 2, 543-555

34 Valverlus EM, Bates SE, Stampfer MR, Clark R, McCormock F, Salomon DS, Lippman ME, Dickson

RB (1989) Transforming growth factor a production and epidermal growth factor expression Ln normal and oncogene transformed human mammary ep~- thehal cells Mol Endocnnol 3, 203-214

35 Kary KP, Slrbasku DA (1988) Dsfferentlal responsi- veness of human breast cancer cell hnes MCF-7 and T47D to growth factors and 1713 estradiol Cancer Res 48, 4083-4092

36 Peyrat JP, Bonneterre J, Beuscart R, D]~ane J, De Madle A (1988) Insuhne hke growth factor I recep- tors ~n human breast cancer and their relation to estradlol and progesterone receptors Cancer Res 48, 6429-6433

37 Yee D, Palk S, Lebovll GS, Marcus RR, Favonl RE, Cullen K J, Lippman ME Rosen N (1989) Analysis of insulin-like growth factor I gene expression ~n malignancy evidence for a paracnne role of human breast cancer Mol Endocnnol 3,509-517

38 Nister M, L~berman A, Betsholtz C, petterson M, Claesson-Welsh L, heldln CH, Schlessmger J, Wes- termon K (1988) Expression of messenger RNAs for platelet-denved growth factor and Transforming growth factor a and their receptors in human mali- gnant ghoma cell lines Cancer Res 48, 3910-3918

39 Basset P, Bellocq JP, Wolf C, Stoll I, Hutln P, Lima- cher JP, Podhajcer OL, Chenard MP, Rio MC, Chambon P (1990) A novel metalloprotelnase gene speclaflcally expressed ~n stroma cells of breast carcinomas Nature 348, 699-704

40 Perez R, Betsholtz C, Westermark B, Heldln CH (1987) Frequent expression of growth factors for mesenchymal cells ~n human mammary carcinoma cell lines Cancer Res 47, 3425-3429