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Maladies métaboliques et hépatocarcinome
Michelle Hadchouel INSERM U 347 et Département de Pédiatrie Hôpital de Bicêtre

Cours du Diplôme d'Université Faculté de Médecine Saint Antoine
CHU Saint - Antoine 7 au 11 Juin 1999

Mis en ligne le 22 décembre 1999 par Bruno Bour MD        Maîtres Toiles

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Le carcinome hépatocellulaire est une des tumeurs les plus fréquente dans le monde responsable d'environ 1 000 000 de morts par an (6). Suivant les régions du monde les causes les plus fréquente sont les infections virales associées ou non à l'exposition à l'aflatoxine ou l'alcool. En fait l'apparition d'un hépatocarcinome peut probablement compliquer toutes les cirrhoses quelque soit leur cause (41, 75). Le rôle précis des maladies génétiques et plus précisément des maladies métaboliques est quelquefois difficile à apprécier, cependant pour certaines d'entre elles comme la tyrosinémie ou les glycogénoses les perturbations métaboliques sont indiscutablement en cause alors que pour d'autres comme le déficit en alpha-1-antitrypsine seule l'existence d'une cirrhose soit impliquée.

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Tyrosinémie de type 1

La tyrosinémie de type 1 est une maladie métabolique rare (1/100 000) de transmission autosomique récessive, caractérisée par une atteinte rénale et hépatique. Elle doit son nom à la première anomalie biochimique décrite qui est l'accumulation de tyrosine et de ses métabolites. En fait le déficit enzymatique concerne la fumaryl acétoacétate hydrolase (FAH).
La maladie se présente classiquement sous deux formes, aiguë et chronique, qui peuvent être observées au sein de la même famille. La forme aiguë est caractérisée par l'apparition dans les premières semaines de la vie d'une insuffisance hépatocellulaire associée à des vomissements, un retard de croissance et une odeur particulière de "choux bouilli". La forme chronique se présente sous la forme d'une cirrhose associée à une tubulopathie, entraînant un rachitisme, et à des crises neurologiques et abdominales comparables à celle des porphyries.
Au plan moléculaire le gène de la FAH a été cloné et de nombreuses mutations différentes ont été identifiées (52). Comme pour la plupart des maladies métaboliques, il n'existe aucune corrélation génotype-phénotype. Le diagnostic ne peut donc se faire en routine par la mise en évidence des mutations et le diagnostic repose sur la présence de succinyl acétone dans les urines et le dosage de l'activité FAH sur les fibroblastes. Ces deux examens permettent également un diagnostic anténatal, la succinyl acétone étant dosée dans le liquide amniotique et l'activité FAH au niveau des cellules amniotiques ou des villosités choriales (49).

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La survenue d'un hépatocarcinome est certainement la complication la plus redoutable de la maladie. La fréquence de la transformation maligne est difficile à estimer. Une publication ancienne basée sur des données autopsiques fait état d'une incidence de 37% chez les enfants âgés de deux ans et plus (71). Plus récemment ces enfants ont bénéficier d'une transplantation hépatique et le nombre des hépatocarcinomes connus ou découverts lors de l'intervention varient de 5/7 à 5/14 (16, 49, 70). Actuellement, le traitement par le NTBC (2(2nitro-4-trifluorométhylbenzoyl)-1-3-cyclohexanedione) institué précocement permet de surseoir à la transplantation, mais il est encore trop tôt pour savoir si certainement permettra d'évîter la transformation maligne (40) . Ceci d'autant plus que dans un modèle murin de la maladie le traitement par le NTBC ne prévient par l'apparition d'un hépatocarcinome (25). La transplantation reste cependant la seule solution lorsqu'une tumeur hépatique est déjà présente lors du diagnostic de la maladie.

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Le diagnostic d'hépatocarcinome est difficile chez ces malades car le taux d'alphafetoprotéine est élevé, même en l'absence de tumeur, et reflète probablement la régénération hépatique. De plus la présence de macronodules est habituelle au stade de cirrhose et ils sont difficiles à distinguer d'un nodule tumoral (14, 44). Au stade de cirrhose l'histologie hépatique est caractérisée par la présence de nodules dont l'aspect peut être très différent: certains sont constitués d'hépatocytes stéatosiques, d'autres ressemblent à des adénomes et sont constitués d'hépatocytes surchargés en glycogène, enfin certains sont le siège d'une cholestase. Une dysplasie cellulaire peut être observée dès quatre mois de vie. Ces cellules dysplasiques sont principalement localisées dans les zones périportales (14, 44). En microscopie électronique, elles sont caractérisées par un noyau de grande taille associé à une hypertrophie du nucléole et à une réduction du nombres des organites intracellulaires (56). Les hépatocarcinomes eux-mêmes non aucun caractère particulier. La tumeur est souvent multicentrique, certains nodules peuvent être constitués de travées de cellules malignes juxtaposées à des travées d'hépatocytes normaux et dyplasiques. Il est quelquefois difficile de savoir si ces nodules sont simplement dysplasiques ou malins (14). De plus cette hétérogénéité des nodules a été confirmée au niveau moléculaire par la mise en évidence de profils d'expression des gènes différents y compris au niveau de la réversion des mutations de la FAH (28, 63)

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Bien qu'il existe maintenant un modèle animal de la maladie, le mécanisme ou les mécanismes de la carcinogenèse au cours de la tyrosinémie héréditaire restent mal connus. Il existe au moins deux hypothèses mais aucune d'elles n'est démontrée. Une étude cytogénétique sur les fibroblastes d'un patient montrant une augmentation du nombre des cassures chromosomiques oriente vers une instabilité chromosomique (24). Une seconde étude montre un effet mutagène des métabolites in vitro. Cette instabilité pourrait être due à l'accumulation des métabolites de la tyrosine. Ces intermédiaires, fumarylacétate et maléylacétoacétate, sont des agents alkylants et leur concentration est reflétée par la concentration de succinylacétone. De plus il a été montré que la succinylacétone peut former avec le glutathion un composé stable et entraîner une diminution du glutathion érythrocytaire et hépatique (43). L'addition de glutathion peut corriger la toxicité des métabolites in vitro (63). La tyrosinémie pourrait se rapprocher du syndrome de Bloorn et de l'ataxie télangiectasie ou sont associées cassures chromosomiques et cancers. Ces maladies sont caractérisées par des anomalies du métabolisme de l'oxygène et l'implication de phénomènes d'oxydation dans la carcinogenèse.

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La seconde hypothèse est basée sur la persistance chez ces malades d'une concentration sérique élevée de l'alphafetoprotéine (AFP) même en l'absence de transformation maligne. Il a été proposé que cette absence d'extinction de l'expression pourrait être due à une hypométhylation du gène de l'AFP Les métabolites de la tyrosine comme le fumarylacétate et le maléylacétoacétate peuvent en effet inhiber la méthionine-S-adénosyl transférase et expliquer l'hyperméthioninémie observée chez les malades. Cette inhibition peut entraîner une disponibilité réduite de radicaux méthyles pour la cellule et donc des phénomènes de méthylation. L'hypométhylation de l'ADN expliquerai la persistance de l'expression de protéines foetales et la survenue de tumeurs à partir des cellules ovales (29). Cette hypothèse peut aussi être suggérée par la similarité avec les lésions induites par le traitement par l'éthionine (45).
Récemment, deux modèles animaux ont été développés. Le premier est une souris transgénique qui a introduit l'ADNc de la FAH chez une souris mutante porteuse d'une délétion de 4 Mb sur le chromosome 7. (souris albinos létale). Le caractère létal de la mutation étant due au déficit en FAH, l'introduction du transgène permet la survie des souris (37, 63). Une des lignées obtenues a un niveau d'expression de la FAH (4%) comparable à ceux des malades et peut constituer un bon modèle. Le second modèle a été obtenu par l'invalidation du gène de la FAH. Cette invalidation à l'état homozygote est létale mais le traitement par le NTBC a permis d'obtenir des souris homozygotes viables. Environ 50% de ces souris développent un hépatocarcinome. Le mécanisme de la carcinogenèse n'est pas clair mais il est capital de le préciser car cela implique un risque d'HCC pour les patients traités (63).

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Les glycogénoses de type I et Ill.

Il existe 12 types de glycogénoses chez l'homme qui correspondent à des déficits de tous les enzymes impliqués dans la glycogénolyse. Seules les glycogénoses de type 1, III, IV et VIII ont des manifestations principalement hépatiques. Si des adénomes hépatiques peuvent compliquer fréquemment les glycogénoses de type I, III et occasionnellement le type VIII, la survenue d'un hépatocarcinome n'avait été décrite qu'au cours du type 1, jusqu'en 1997 ou a été décrit un cas d'hépatocarcinome compliquant une glycogénose type III (65).
La glycogénose de type 1 est la forme la plus sévère des glycogénoses hépatiques. Elle se révèle le plus souvent dans les premières années de la vie par des hypoglycémies, une hépatomégalie importante de consistance molle et un retard de croissance. Le type la est lié à un déficit en glucose-6-phosphatase qui est exprimée dans le foie, le rein et l'intestin. La glycogénose de type lb est liée à un déficit en translocase (23, 32). La prise en charge diététique de cette maladie a permis d'accroître la longévité des malades et on a assisté à la survenue de complications et notamment d'adénomes hépatiques et quelquefois d'une dégénérescence maligne. Ces adénomes sont le plus souvent mis en évidence par l'échographie. Plus de 70 cas d'adénomes ont été décrits chez les patients porteurs de glycogénose type la. Une dizaine de carcinomes hépatocellulaires ont été rapportés, pour la moitié d'entre eux la transformation maligne d'un adénome préexistant est vraisemblable (12, 39).

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Le mécanisme d'apparition des adénomes n'est pas encore bien compris. Le rôle du déséquilibre du rapport glucagon/ insuline est suggéré par la régression de ces tumeurs chez certains patients après correction des troubles métaboliques par le régime diététique (50). Si cette hypothèse est vérifiée la fréquence des adénomes (environ 50% actuellement) devrait diminuer puisque la prise en charge s'est améliorée (38). Cependant, l'apparition d'adénomes a déjà été signalée chez des patients bien équilibrés au plan métabolique (38, 39).
Il n'y a pas de preuve de la dégénérescence des adénomes cependant les adénomes précèdent toujours l'apparition d'un hépatocarcinome. L'âge moyen d'apparition des adénomes (21,5 ans) est moins élevé que celui des patients présentant un hépatocarcinome (25,5 ans) (38). De plus, des dysplasies précancéreuses ont été observées au sein des adénomes. La transformation maligne doit être suspectée si la taille d'un nodule augmente, si la limite avec le parenchyme devient moins nette à l'échographie ou si l'aspect de l'angiographie se modifie. Le traitement est la résection chirurgicale, la transplantation a été proposée en cas d'adénomes multiples ou de cancer car non seulement elle réalise la résection de la tumeur mais elle supprime le déficit enzymatique (12). Le traitement par la ciclosporine peut cependant aggraver l'atteinte rénale.

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Le mécanisme d'apparition des adénomes et des hépatocarcinomes reste imprécis. Bannasch a souligné l'importance de la présence d'une surcharge hépatocytaire en glycogène au cours de la carcinogenèse (2, 3). Ce concept est basé sur l'observation de "foyers glycogéniques" précédant la transformation maligne au cours de l'intoxication à la N-nitrosomorpholine chez le rat. De plus des modifications du métabolisme du glycogène ont été mises en évidence au cours de la carcinogenèse hépatique chez le rat dans d'autres modèles. Cependant si des adénomes et un cas d'hépatocarcinome ont été décrits au cours de la glycogénose de type III (65), ces événements n'ont jamais été observés dans d'autres surcharges glycogène comme le type VI ( déficit en phosphorylase) (32, 38). On peut donc envisager que le déficit en glucose-6-phosphatase lui-même soit impliqué et que la surcharge en glycogène n'en soit qu'un des éléments. Le déséquilibre insuline/ glucagon est particulièrement net dans le type I et a pour conséquence une augmentation des acides gras libres à la fois dans le sérum et dans les hépatocytes. Cette augmentation pourrait jouer un rôle dans la carcinogenèse en augmentant l'oméga-oxydation des acides gras, la bétaoxydation peroxysomale et ainsi la production de peroxyde d'hydrogène. Par ailleurs, il semble que les acides gras puissent intervenir dans la régulation de l'expression des gènes (48).

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Le déficit en alpha-1-antitrypsine (A1AT)

Le déficit en AIAT a été initialement décrit comme cause d'un emphysème pulmonaire précoce chez l'adulte (21). L'atteinte hépatique au cours du déficit en alpha-1-antitrypsine est avant tout observée chez les sujets de phénotype Pi ZZ et elle a été mise en évidence chez l'enfant (57). Au niveau moléculaire ce phénotype correspond à une mutation ponctuelle substituant une lysine à une glutamine en position 342 (33, 51). Cette substitution entraîne un modification du repliement de la protéine et son stockage dans le réticulum endoplasmique. L'atteinte hépatique est caractérisée par une cholestase ou des anomalies du bilan hépatique en période néonatale qui sont présentes respectivement chez 17% et 43% des individus ZZ (60). L'évolution vers la cirrhose est moins fréquente que celle qui avait été estimée dans les publications initiales puisque dans l'étude prospective de Sveger seulement 4/127 adolescents ont une cirrhose prouvée et 17/127 ont un bilan hépatique perturbé (61). La prédisposition au cancer lié au déficit lui même reste controversé (15, 64, 66, 68). Une publication suédoise a estimé le risque de cancer du foie à 20% mais une publication grecque n ' a retrouvé aucun sujet ZZ parmi 41 hépatocarcinome HBsAg négatifs (66). Etant donné ces incertitudes, la prédisposition des individus hétérozygotes Z pour une hépatopathie et/ou un hépatocarcinome est encore l'objet de débats entre statisticiens. Le modèle des souris transgéniques a montré que ces animaux ne développaient pas de cirrhose mais pouvaient avoir un hépatocarcinome qui est peut être lié au nombre de copies du transgène (11, 22, 64).

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Hémochromatose primitive

L'hémochromatose héréditaire est une maladie récessive autosomique dont le gène a été localisé sur le bras court du chromosome 6 par liaison avec le locus HLA-A. Plus récemment, le gène candidat HLAH a été identifié par la présence de mutations chez les malades. La mutation 845A qui correspond à la substitution d'une adénine à une guanine prédomine de façon nette dans toute les populations (19) même si la signification de cette mutation comme outil diagnostic est encore discutée (73). La fréquence de l'hépatocarcinome a été estimée à 10% chez les patients symptomatiques et leurs apparentés HLA identiques suivis pendant 11 ans (46). Les mêmes auteurs ont confirmé ces résultats puisqu'avec un recul moyen de 14 ans 18/251 patients ont développés un HCC. Le délai entre la déplétion en fer et le diagnostic de la tumeur est de 9,4±4,8 ans (47). Ces cancers sont tous apparus chez des patients cirrhotiques, bien que plusieurs cas de cancer sans cirrhose aient été décrits (7, 20). De plus, les patients décédés d'un cancer avaient une surcharge en fer significativement plus importante au moment du diagnostic. Les auteurs concluent que le virus B ne joue aucun rôle cependant 5 patients avaient un antiHBc mais la fréquence de ce marqueur dans la population globale n'est pas précisée. Aucun patient n'avait d'infection par le virus C. Le rôle de la surcharge en fer semble donc primordial, bien que les cancers du foie soient exceptionnels au cours des surcharges en fer secondaires aux hémolyses chroniques comme la thalassémie ou la sphérocytose (4). Ce rôle essentiel de la surcharge en fer reste cependant controversé car dans une autre population de 152 patients des auteurs italiens confirment que les 28 cancers sont apparus sur un foie cirrhotique mais ils suggèrent que l'alcoolisme et la présence d'une infection par le virus B sont deux facteurs qui multiplient par 10 le risque de cancer (18). le rôle de la surcharge en fer dans la carcinogenèse hépatique reste controversé. Il a été suggéré que le fer libre dans la cellule pouvait être mutagène en générant des radicaux libres (42, 74). Si un tel mécanisme est en cause on doit s'attendre à un excès de tumeurs même extrahépatiques, or ceci n'a pas été confirmé dans les cohortes de patients suivies pendant environ 15 ans (8, 47). Il est vraisemblable que le fer soit impliqué directement via le stress oxydant et indirectement en induisant une nécrose des hépatocytes et une régénération comme dans la plupart des cancers sur cirrhose, cependant le rôle direct du fer est suggéré par l'observation de tumeurs en l'absence de cirrhose et par la mise en évidence d'une surcharge en fer plus importante chez les patients présentant un HCC (9,10,36, 47) . Enfin il n'existe pas d'études expérimentales qui prouvent le rôle carcinogène direct du fer et seul l'influence du fer sur la croissance des cellules tumorales in vitro et in vivo (30).

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Les porphyries

Bien que quelques cas d'HCC aient été signalé au cours de la porphyrie mixte et plus récemment au cours d'une coproporphyrie, l'association la plus fréquente avec un HCC concerne la porphyrie aiguë intermittente (PAl) qui est la plus fréquente des porphyries hépatiques (5, 27, 31, 35, 67). Elle est due à une diminution de l'activité de la porphobilinogène déaminase. Le plus souvent ce déficit est asymptomatique. Les manifestations neurologiques sont les plus fréquentes, mais plusieurs cas d'hépatocarcinome ont récemment été observés. Plusieurs études rétrospectives de type cas-témoins ont permis de confirmer que l'association n'était probablement pas fortuite. En effet, en Suède où la maladie est fréquente, un hépatocarcinome, fréquemment associé à une cirrhose, est la cause du décès dans 1/4 des cas de PAI. Le risque relatif est de 70 pour les hommes et 140 pour les femmes. Les tumeurs surviennent aux environs de 60 ans (1). Comme pour le fer, le rôle carcinogène direct des porphyrines a été suggéré par comparaison avec la carcinogenèse chimique induite chez le rat par l'hexachorobenzène et qui est associée à une surcharge intrahépatique en porphyrine et ou les tumeurs apparaissent chez 100% des femelles et seulement 16% des mâles, cette différence selon le sexe est également observée chez l'homme (59). La réduction du pool de l'héme peut également être impliqué car elle peut entraîner une diminution des cytochromes intrahépatocytaires avec là encore un stress oxydant à l'origine de mutations de l'ADN. Enfin la diminution de la synthèse de l'héme et l'augmentation de l'acide deltaamino lévulinique peut comme dans la tyrosinémie induire la production de substances mutagènes

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La maladie de Wilson

La maladie de Wilson est une maladie autosomique récessive liée à des mutations de l'ATP7B. Le déficit entraîne une diminution de l'excrétion biliaire du cuivre et à une surcharge en cuivre. Les manifestations hépatiques peuvent être précoce (4 ans) et la cirrhose est le mode de révélation dans environ la moitié des cas. Les observations d'HCC dans cette maladie sont rares par rapport aux autres cirrhoses puisque seulement une dizaine de cas ont été publiés depuis 1959 (26, 53, 72). Dans tous les cas les patients étaient cirrhotiques et 8/10 étaient de sexe masculin. Ces tumeurs sont survenues après une chélation efficace du cuivre et il a été proposé que le cuivre joue un rôle protecteur et que la transformation maligne ne se produit que lorsque le taux de cuivre intrahépatique est redevenu normal (72). Ce rôle protecteur du cuivre a par ailleurs été mis en évidence au cours de la carcinogenèse chimique chez le rat (34).

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Les cholestases familiales fibrogènes

L'identification des gènes en cause permet maintenant de confirmer qu'il s'agit bien d'une entité hétérogène dont les critères diagnostiques étaient jusqu'à ces dernières années presque exclusivement cliniques et anamnestiques (54).
Une dizaine de cas d'hépatocarcinomes ont été rapportés chez des patients atteints de cholestase familiale fibrogéne. Il s'agit de maladies rares (1/100 000) et la comparaison le nombre d'HCC (une dizaine) au cours l'atrésie de voies biliaires dont la fréquence est de 1/8000 naissances, suggère que le risque de cancer est plus élevé au cours de ce type de cholestase (13, 17, 55, 69). L'identification des gènes va permettre de préciser si ces tumeurs apparaissent spécifiquement au cours d'un déficit particulier.

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Tyrosinémie de type 1

Les glycogénoses de type I et Ill.

Le déficit en alpha-1-antitrypsine (A1AT)

Hémochromatose primitive

Les porphyries

La maladie de Wilson

Les cholestases familiales fibrogènes

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