Résumé:
Deux gènes sont très fréquemment mutés dans les mélanomes cutanés humains. N-Ras est muté dans des codons qui abolissent l'activité GTPasique de la protéine, la rendant constitutivement active dans la voie de signalisation MAPK, et le locus INK4a/ARF a très souvent des mutations ou des délétions homozygotes. Grâce à cette observation, nous avons généré une souris transgénique exprimant une forme humaine dominant-active de N-Ras (N-Ras Q61K) spécifiquement dans la lignée des mélanocytes grâce à des séquences régulatrices du promoteur tyrosinase (Tyr::N-Ras Q61K). En accord avec la fonction suppresseur de tumeur du locus INK4a qui code pour les protéines p16 INK4a et p19 ARF, plus de 90% des souris transgéniques Tyr::N-Ras Q61K INK4a -/- développent des mélanomes à l'âge de 6 mois. Les tumeurs primaires sont mélanotiques, multifocales et envahissent l'épiderme ou l'épithélium des follicules pileux et métastasent dans les ganglions lymphoïdes, les poumons ou le foie. Les cellules de mélanomes primaires peuvent être transplantées de façon sous-cutanée dans des souris nues et forment des colonies tumorales dans les poumons quand elles sont injectées de façon intraveineuse. Nous avons alors utilisé ce modèle de mélanome chez la souris pour tester le rôle de deux protéines potentiellement impliquées dans la formation et la progression des mélanomes. Ce sont le gène de la β-catenin qui est souvent muté dans divers types de cancers et FGF2, un facteur angiogénique impliqué dans la croissance tumorale. Tandis que la croissance tumorale reste inchangée dans les souris Tyr::N-Ras Q61K INK4a -/- déficientes en FGF2, les souris exprimant une forme oncogénique de la β-catenin dans les mélanocytes développent très tôt des mélanomes. Ces mélanomes sont en majorité amélanotiques et ont une tendance réduite à métastaser. Enfin, nous avons analysé et nous discutons de la possibilité de trouver des cellules souches de mélanome dans notre modèle de tumeur. Nous présentons des résultats in vitro et in vivo en faveur de l'existence d'une telle population de cellules de mélanome. Ce modèle de mélanome chez la souris devrait permettre d'étudier d'autres gènes impliqués dans le mélanome et de tester de nouvelles thérapies pour inhiber la progression de ce dernier.
Summary
In human cutaneous melanomas, two genes are frequently mutated. N-Ras is mutated at codons that abolish its GTPase activity resulting in a constitutional MAPK signalling activity and INK4a/Arf locus sustains frequent homozygous mutations or deletions. This observation prompted us to generate a transgenic mouse expressing dominant-active human N-ras (N-Ras Q61K) to the melanocyte lineage by tyrosinase regulatory sequences (Tyr:: N-Ras Q6IK). Consistent with the tumor suppressor function of the INK4a locus that encodes p16 INK4A and p19 ARF, more than 90% of Tyr::N- Ras Q61K INK4a-/- transgenic mice develop melanoma at 6 months. Primary melanoma tumors are melanotic, multifocal, microinvade the epidermis or epithelium of hair follicles, and disseminate as metastases to lymph nodes, lung and liver. Primary melanoma can be transplanted subcutaneously in nude mice, and if injected i.v. into NOD/Scid mice colonize the lung. We then used this mouse model for melanoma to study the role of two proteins that might be implicated in melanomas formation and progression. These are the β-catenin gene which is frequently mutated in diverse cancer types and FGF2, a known angiogenic factor implicated in tumor growth. Whereas FGF2 deficiency in Tyr::N-Ras Q61K INK4a -/- did not alter the pattern of tumor growth, we show that expression of an oncogenic form of β-catenin in melanocytes resulted in early development of melanoma tumors in Tyr::N-Ras Q61K mouse. These tumors were mostly amelanotic and had little tendency to metastatize to distant sites. Finally, we investigate and discuss the possibility of finding melanoma stem or progenitor cells in our tumor mouse model. In vitro as well as in vivo results will be presented that argue for the existence of such a population of melanoma cells. These findings should be amenable to study other genes implicated in melanoma and to test potential therapeutic targets for the inhibition of melanoma progression.