IDH1/2 (isocitrate dehydrogenase 1/2) Mutations in Gliomas : genotype-Phenotype Correlation, Prognostic impact, and Response to Irradiation

par Xiao Wei Wang

Thèse de doctorat en Cancérologie - Biochimie, Biologie cellulaire et moléculaire

Sous la direction de Jean-Yves Delattre.

  • Titre traduit

    Les mutations IDH1/2 (isocitrate déshydrogénase 1/2) dans les gliomes : Corrélation au profile génomique, facteur pronostique, et implication dans la réponse à l’irradiation


  • Résumé

    Depuis que Parsons et col. ont découvert en 2008 que le gène de l’isocitrate déhydrogénase 1 (IDH1) est fréquemment muté dans les glioblastomes (12%), de nombreuses équipes ont étudié la prévalence et les caractéristiques des mutations des gènes IDH1 et 2 dans les gliomes.Les mutations du gène IDH1 sont observées dans environ 40% des gliomes. La mutation d’IDH1 la plus fréquentes dans les gliomes (>90% des cas) est la mutation R132H. La fréquence des mutations IDH1 et 2 est inversement corrélée au grade des gliomes (grade II ~80%, III ~50%, and IV ~10%). Les mutations IDH1/2 ont une valeur diagnostique ainsi que pronostique (associées à une meilleure survie). Pendant ce travail de thèse nous avons dans une première partie analysé la distribution de ces mutations IDH1/2 dans les différents gliomes, leur association avec d’autres altérations génétiques, ainsi que leur valeur diagnostique et pronostique dans une cohorte de 1332 patients atteints de gliomes. Nous confirmons sur cette très grande cohorte les données de la littérature et affinons la valeur pronostique des mutations IDH1/2. Dans une seconde partie, nous avons mis en évidence dans les gliomes un polymorphisme (SNP) du gène IDH1 (SNP rs 11554137; C (cytosine) substituted by T (thymin)) précédemment observé dans les leucémies myéloïdes aigues. Ce SNP, codon 105, est localisé dans le même exon que le codon 132 fréquemment muté, et nous avons montré qu’il est associé à une moins bonne survie des patients atteints de gliomes. Les mutations du codon 132 causent une baisse de l’activité enzymatique normale d’IDH1/2 qui est remplacé par le gain d’une nouvelle. Les protéines IDH1/2 mutés, au lieu de produire de l’alpha-cétoglutarate de façon NADP dépendante, réduisent de façon NADPH dépendante l’alpha-cétoglutarate en 2-hydroxyglutarate (2HG). Une forte concentration de 2HG et une baisse de la quantité de NADPH peuvent sensibiliser les tumeurs au stress oxidatif et donc potentialiser l’effet de la radiothérapie, ce qui pourrait expliquer la meilleure survie de ces patients. Nous avons donc dans une troisième partie étudié in vitro l’impact de la mutation IDH1R132H sur la survie après radiothérapie de cellules tumorales exprimant de façon stable ce gène muté. Les résultats obtenus montrent que dans certaines conditions ces cellules pourraient être plus radiosensibles que les mêmes cellules exprimant le gène IDH1 non-muté.Dans ce travail de thèse, nous avons donc étudié le gène IDH1 dans les gliomes de patients et tenté par une approche fonctionnelle in vitro d’évaluer l’impact de la mutation IDH1R132H sur la radiosensibilité des cellules tumorales.


  • Résumé

    Since Parsons et al. (2008) found the frequent mutations of IDH1 (12%) in GBMs, various reports have studied the prevalence and characteristic of IDH1 and IDH2 mutations.The mutations in the isocitrate dehydrogenase 1 (IDH1) gene occur in nearly 40% of gliomas. The frequency of IDH1 mutations are inversely connected with grade II (~80%), III (~50%), and IV (~ 10%) gliomas. Importantly, the status of IDH1 mutations is associated with a better outcome and demonstrated a diagnostic value. We analyzed also these mutations in distribution, association with tumor-derived other genetic alterations and the diagnostic and prognostic value in a cohort of 1332 glioma patients.A synonymous single nucleotide polymorphism [SNP rs 11554137; C (cytosine) substituted by T (thymin)] has been studied in gliomas patients. The SNP rs 11554137 (in codon 105) are located in the same exon with the IDH1 R132 mutations (in codon 132). And gliomas patients with SNP rs 11554137: C>T had a poorer outcome than patients without SNP rs 11554137. This was observed a similarly adverse effect in survival in patients with AML. Mutations in codon 132 can cause a decrease of IDH1/2 activity and also gain a new enzyme function for the NADPH dependent reduction of alpha-ketoglutarate to 2-hydroxyglutarate. High 2HG and low NADPH levels might sensitize tumors to oxidative stress, potentiating response to radiotherapy, and may account for the prolonged survival of patients harboring the mutations. So we studied further the alterations of function in IDH1R132H mutant cells in vitro. Based on the decrease of defence and the increase of impairing factors in tumor cells, we found that the tumors harbouring IDH1 mutations may have an elevated radiosensitivity. In the present study, we described the impact of IDH1 mutations in gliomas and search for new perspectives for the treatment strategy.


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