Micronoyaux
Les MN proviennent de fragments de chromosomes ou de chromosomes entiers qui traînent derrière l’anaphase pendant la division nucléaire et ne sont pas inclus dans les noyaux principaux.13,18,19 Les MN sont de petits corps extranucléaires qui apparaissent dans les cellules en division à partir de fragments de chromosomes/chromatides acentriques ou de chromosomes/chromatides entiers qui sont en retard sur l’anaphase et ne sont pas inclus dans les noyaux filles à la télophase20. À la télophase, une enveloppe nucléaire se forme autour des chromosomes et des fragments en retard, qui se déroulent alors et prennent progressivement la morphologie d’un noyau en interphase, sauf qu’ils sont plus petits que les noyaux principaux de la cellule (d’où le terme de » micronoyau « ).19 Les MN hébergeant des fragments chromosomiques peuvent résulter d’une rupture directe de l’ADN double brin, de la conversion des cassures simple brin en cassures double brin après la réplication cellulaire, ou de l’inhibition de la synthèse de l’ADN20.
Les MN peuvent se former par différentes voies : à savoir, à partir de fragments de chromosomes ou de chromatides acentriques. Une petite proportion de fragments de chromosomes acentriques peut simplement provenir de cassures d’ADN double brin non réparées. D’autres mécanismes pouvant conduire à la formation de MN à partir de fragments acentriques comprennent la réparation par excision simultanée de bases endommagées (par exemple, la 8-oxo-désoxyguanosine) ou inappropriées incorporées dans l’ADN (par exemple, l’uracile) qui se trouvent à proximité et sur des brins d’ADN complémentaires opposés21. Un autre mécanisme qui peut conduire à la formation de MN à partir d’événements de perte de chromosomes est l’hypométhylation de la cytosine dans les séquences répétées centromériques et péricentromériques telles que les répétitions satellites classiques dans les régions péricentromériques et les répétitions d’ordre supérieur de l’ADN satellite dans l’ADN centromérique.21 En raison du rôle central des protéines du kinétochore dans l’engagement des chromosomes dans le fuseau, il est probable que des mutations conduisant à des défauts dans la dynamique d’interaction du kinétochore et des microtubules puissent être à l’origine de la formation de MN en raison de la perte de chromosomes à l’anaphase. D’autres variables susceptibles d’augmenter la formation de MN à partir de la perte de chromosomes sont les défauts dans l’assemblage du fuseau mitotique, les défauts des points de contrôle de la mitose et l’amplification anormale des centrosomes.21
Le sort des MN après leur formation dans la cellule micronucléée est mal compris. Leur destin postmitotique comprend : (1) l’élimination de la cellule micronucléée suite à l’apoptose ; (2) l’expulsion de la cellule (lorsque l’ADN au sein du MN n’est pas censé être fonctionnel ou capable de se répliquer en raison de l’absence des composants cytoplasmiques nécessaires) ; (3) réincorporation dans le noyau principal (lorsque le chromosome réincorporé peut être impossible à distinguer de ceux du noyau principal et pourrait reprendre une activité biologique normale) ; et (4) rétention dans le cytoplasme de la cellule en tant qu’entité extranucléaire (lorsque le MN peut accomplir un ou plusieurs cycles de réplication de l’ADN/chromosome).20,22
Le principal avantage du test CBMN réside dans sa capacité à détecter à la fois les événements clastogènes et aneugéniques, conduisant respectivement à des aberrations chromosomiques structurelles et numériques20. Les clastogènes induisent le NM en cassant la double hélice de l’ADN, formant des fragments acentriques qui sont incapables d’adhérer aux fibres du fuseau et de s’intégrer dans les noyaux filles, et sont donc laissés de côté pendant la mitose. Il en va de même pour les chromosomes entiers dont les kinétochores sont endommagés ; ils ne peuvent pas se fixer aux microtubules qui tirent les chromatides vers les cellules filles pendant la mitose et restent donc à l’extérieur des nouveaux noyaux. Ces dommages pourraient être générés par des produits chimiques réagissant avec les protéines formant les kinétochores.23,24
Les aneugènes sont des produits chimiques qui empêchent la formation de l’appareil fusiforme pendant la mitose. Ces agents génèrent non seulement des chromatides entières qui sont laissées hors des noyaux, formant ainsi des MN, mais aussi la formation de cellules multinucléées, dans lesquelles chaque noyau contiendrait un nombre différent de chromosomes. Ces agents sont également susceptibles d’induire une augmentation des figures mitotiques qui sont clairement visibles sur les mêmes lames. Avec le test CBMN, il est possible de distinguer les MN provenant de chromosomes entiers de ceux provenant de fragments acentriques, ainsi que de déterminer si une mauvaise ségrégation des chromosomes se produit entre les noyaux d’une cellule binucléée qui peut ne pas contenir de MN, en utilisant des sondes centromériques.8,10,19
Les sondes d’ADN pancentromériques sont utilisées pour distinguer les MN provenant de tout événement de perte de chromosomes entiers et les MN contenant des fragments de chromosomes acentriques. L’utilisation de sondes d’ADN centromériques spécifiques des chromosomes permet à la fois de déterminer les événements de perte chromosomique spécifiques entraînant une MN et la ségrégation inégale de chromosomes spécifiques entre les noyaux filles, même en l’absence de formation de MN.21 Les sondes pancentromériques ne doivent être utilisées que pour distinguer les MN provenant de cassures chromosomiques (centromère négatif) et de perte chromosomique (centromère positif). Les sondes centromériques spécifiques aux chromosomes ne doivent être utilisées que pour mesurer la mal-ségrégation (due à une nondisjonction ou à une perte chromosomique) impliquant des chromosomes uniques.8,10,19,21,25 L’évaluation de l’origine mécaniste des MN individuels par l’identification des centromères et des cinétochores contribue à la sensibilité et à la spécificité élevées de la méthode.20
Des facteurs importants influencent la fréquence de base des MN dans les lymphocytes humains. L’âge et le sexe sont les variables démographiques les plus importantes affectant l’indice MN ; les fréquences chez les femmes sont supérieures à celles des hommes par un facteur de 1,2 à 1,6, selon le groupe d’âge.26 La fréquence MN était significativement et positivement corrélée à l’âge chez les hommes et les femmes et est affectée par des facteurs alimentaires tels que la carence en folates et les niveaux plasmatiques de vitamine B12 et d’homocystéine. Il a également été proposé que l’indice MN puisse être influencé par la propension des cellules d’un individu à subir l’apoptose, et par des facteurs génétiques tels que les polymorphismes génétiques.10,20,27
D’une manière générale, la formation de MN est attribuée à une variété d’insultes au matériel génétique, qui pourraient être classées comme des facteurs exogènes et endogènes. Les facteurs exogènes comprennent les radiations, les agents chimiques et l’invasion de micro-organismes. Les facteurs endogènes comprennent les défauts génétiques, les changements pathologiques, la carence en ingrédients nutritionnels essentiels (par exemple, l’acide folique) et les blessures induites par des produits métaboliques délétères (tels que les espèces réactives de l’oxygène).28
L’hypothèse d’une association prédictive entre la fréquence des MN dans le test CBMN dans les lymphocytes et le développement du cancer est soutenue par un certain nombre de résultats : (1) une association entre la fréquence des MN et le risque de cancer a été déduite des similitudes mécanistiques avec les aberrations chromosomiques, dont il a été démontré qu’elles étaient prédictives du cancer ; (2) in vitro, une forte concordance est observée entre les aberrations chromosomiques et les MN ; (3) une augmentation de la fréquence des MN est observée dans les lymphocytes des patients atteints de cancer et chez les patients présentant des syndromes qui les rendent sujets au cancer, comme le syndrome de Bloom et l’ataxie télangiectasie ; (4) la fréquence des MN est significativement associée à la concentration sanguine de vitamines telles que le folate, dont les déficiences sont associées à un risque accru de certains cancers ; (5) il existe un lien direct entre la fréquence des MN et les stades précoces de la cancérogenèse : à savoir, une association significative entre l’augmentation de la fréquence des MN et les catégories de diagnostic de bas grade et de haut grade de la carcinogenèse cervicale chez la femme.20
La formation d’anomalies nucléaires telles que les MN, les réarrangements chromosomiques et les ponts d’anaphase (conduisant à des cycles de rupture-fusion-pont et à la génération de plus de MN) sont des événements couramment observés dans les premiers stades de la carcinogenèse. Des niveaux élevés de MN indiquent des défauts dans la réparation de l’ADN et la ségrégation chromosomique qui pourraient entraîner la génération de cellules filles avec un dosage génétique altéré, ou une dérégulation de l’expression génétique qui pourrait conduire à l’évolution du phénotype d’instabilité chromosomique souvent observé dans le cancer. Ces considérations apportent un soutien mécaniste à une possible association causale entre la fréquence des NM et le risque de cancer. Une étude de Bonassi et al.29 a observé une association entre la fréquence des MN et le risque de cancer dans les tumeurs malignes non hématologiques, ce qui suggère que les événements de dommages génomiques dans les lymphocytes peuvent être corrélés avec les événements initiateurs de cancer dans d’autres tissus via un facteur commun génétique, alimentaire ou environnemental.