8.25.2.1.2 Détoxification enzymatique réduite
Le BLM est généralement reconnu comme un clastogène non spécifique; cependant, sa toxicité est hautement sélective pour les cellules pulmonaires. Le mécanisme de cette toxicité sélective pulmonaire n’a pas été complètement résolu. Parmi les explications mécanistes potentielles de cette toxicité sélective des tissus, on peut citer une capacité réduite des cellules pulmonaires à amorcer la réparation de l’ADN (revue dans Chen et Stubbe 2005), une rétention accrue de la BLM par afflux accru ou efflux réduit (revue dans Chen et Stubbe 2005), ou la capacité enzymatique réduite des cellules épithéliales pulmonaires à détoxifier la BLM. Les preuves qui culminent dans la littérature soutiennent l’hypothèse selon laquelle des niveaux réduits de bléomycine hydrolase (BlmX, Blmh) dans les poumons et, par conséquent, une détoxification enzymatique réduite de la BLM peuvent jouer un rôle important dans l’accumulation de BLM et la toxicité pulmonaire.
Blmh est une protéase à cystéine qui ressemble à la sous-unité 20S du protéasome (Joshua-Tor et al. 1995). Le Blmh a d’abord été découvert grâce à sa capacité à inactiver métaboliquement le BLM A2 en le métabolite primaire du BLM, le deamido-BLM A2 (dA2), qui semble être le seul métabolite du BLM (Schwartz et al. 1999). Blmh a été cloné et maintient l’activité de la désamidase BLM chez plusieurs eucaryotes, notamment la levure (Xu et Johnston, 1994), le lapin (Sebti et Lazo, 1987; Sebti et al. 1987, 1989), rat (Takeda et al. 1996a, b) et humain (Bromme et al. 1996; Ferrando et coll. 1996). Le Blmh catalyse efficacement la désamidation des deux isoformes du BLM présentes dans le mélange clinique, le blénoxane A2 et le B2, en hydrolysant l’amine terminale et en éliminant un site de coordination métallique (Morris et al. 1991; Sebti et coll. 1987). Les deux humains (Bromme et al. 1996) et rabbit (Sebti et al. 1989) blmh étaient plus efficaces pour catalyser la désamidation du BLM B2 que celle du BLM A2. Des études génotoxiques in vitro ont démontré que le dA2 est significativement moins actif pour produire des clivages simple ou double brin en utilisant l’un ou l’autre des phages (Huang et al. 1981) ou des modèles d’ADN plasmidique (Zou et al. 2002). Conformément à ces résultats, la forme désamidée de BLM s’est avérée 6 à 35 fois moins puissante que le composé parent dans sa capacité à inhiber la prolifération du carcinome épidermoïde de la tête et du cou (Lazo 1989, p. 436). La surexpression du Blmh humain dans les cellules CHO a également protégé les cellules de la génotoxicité induite par le BLM, probablement par conversion du BLM en forme désamidée (Lefterov et al. 1998). In vivo, l’injection de dA2 n’a pas démontré de toxicité pulmonaire par les taux d’hydroxyproline, ce qui est un indicateur de l’augmentation du collagène et de la fibrose pulmonaire (Lazo et Humphreys, 1983). L’explication possible de cette absence de toxicité est que le dA2 est soit incapable de s’accumuler dans les cellules pulmonaires, soit non toxique pour les cellules pulmonaires.
Il est bien établi, du moins dans les études sur l’animal, que la réduction de l’activité de la Blmh est un facteur contribuant de manière significative à la toxicité pulmonaire induite par la BLM. Les souris knockout Blmh étaient incapables de générer le métabolite dA2 et étaient significativement plus susceptibles de développer une fibrose pulmonaire induite par le BLM que leurs témoins de type sauvage (Schwartz et al. 1999). Le BLM à faible dose à 25 mg kg-1 a augmenté les taux d’hydroxyproline de 30% chez les souris knockout, contrairement à aucun changement chez les souris de type sauvage. Une autre étude génétique, utilisant des différences de souche dans la susceptibilité au BLM (C3 résistant au BLM, C56/Bl6 sensible au BLM), a identifié deux loci génétiques conférant une susceptibilité, désignés blmpf1 et blmpf2. blmpf1 était localisée sur le gène du Complexe majeur d’histocompatibilité (CMH), tandis que le deuxième locus, blmpf2, était localisé sur le chromosome 11 et conférait une sensibilité spécifique au BLM (Haston et al. 2002). Les auteurs ont conclu qu’au moins un des gènes de la région blmpf2 est probablement Blmh. Des études humaines ont examiné les différences de polymorphismes nucléotidiques simples (SNP) à l’extrémité C-terminale du gène Blmh. Cependant, ces études n’ont pas identifié de corrélation entre le SNP et la toxicité pulmonaire (Nuver et al. 2005), bien que le SNP (G/G) soit corrélé à une diminution de la survie globale des patients testiculaires recevant un traitement combiné BLM (de Haas et al. 2008). D’autres études sont nécessaires pour déterminer si ce SNP réduit l’inactivation métabolique de la BLM et contribue à la morbidité des patients recevant une chimiothérapie à base de BLM.
Enzymatiquement, il est clairement établi que l’activité du Blmh vers le BLM A2 est diminuée dans les poumons des espèces sensibles et que cette diminution est corrélée à la fibrose pulmonaire, comme indiqué par des taux élevés d’hydroxyproline dans les poumons (Lazo et Humphreys, 1983). Les lapins résistants à la fibrose pulmonaire induite par le BLM présentent des taux de conversion similaires du BLM A2 en dA2 dans les poumons et d’autres tissus, tandis que les souris n’ont pas montré d’activité enzymatique pulmonaire pour le BLM A2 (Lazo et Humphreys, 1983). De plus, les souris knockout sans Blmh fonctionnelle présentent une hypersensibilité à la fibrose pulmonaire induite par le BLM (Schwartz et al. 1999).
Il est concevable que l’activité différentielle observée du Blmh puisse expliquer la prédisposition à la toxicité dans les poumons. Cette activité différentielle pourrait potentiellement s’expliquer par des niveaux d’expression différentiels de Blmh dans les poumons et d’autres tissus. L’analyse du Nord a démontré de faibles niveaux d’expression de Blmh dans les poumons et le foie, l’expression la plus élevée étant observée dans le testicule et le muscle squelettique (Bromme et al. 1996). Fait intéressant, les cellules alvéolaires humaines de type II présentaient le plus faible niveau d’expression de Blmh parmi les huit types de cellules cancéreuses analysés (Bromme et al. 1996). Les données sur les niveaux de protéines dans les poumons sont rares. À notre connaissance, une seule étude a examiné les différences de protéines Blmh entre les tissus chez le rat. En utilisant ELISA et le western blot, Kamata et al. (2007) ont observé que les taux de protéines Blmh dans les poumons étaient environ la moitié de ceux identifiés dans le foie de rats âgés de 6 semaines. Cependant, personne n’a tenté d’identifier ces différences au sein des sous-populations hétérogènes de cellules du poumon, en particulier les cellules les plus sensibles désignées par des études de pathologie microscopique, les cellules épithéliales de type I (Adamson 1984; Aso et al. 1976; Jones et Reeve 1978). D’autres études sont nécessaires pour déterminer si les différences de Blmh sont dues à une expression réduite ou à un mode d’action alternatif.
Alternativement, on peut envisager la possibilité que les cellules pulmonaires expriment des niveaux plus élevés d’un transporteur BLM présumé. Bien que cette hypothèse soit compatible avec l’incapacité, in vivo, des poumons à convertir le BLM en dA2, il n’y a pas de consensus général sur la capacité des cellules pulmonaires à absorber le BLM. Il est clair que la BLM dépend du transport actif pour entrer dans la cellule (Poddevin et al. 1991). En utilisant une lignée cellulaire pulmonaire de hamster et BLM (Pron et al. 1993), une protéine de surface cellulaire de 250 kDa qui lie BLM a été identifiée. Fait intéressant, la comparaison de deux lignées cellulaires humaines présentant une sensibilité différente au BLM a révélé que les cellules résistantes au BLM avaient moins de sites de liaison au BLM (Pron et al. 1999). L’identification du système de transport présumé du BLM aidera à comprendre l’importance de l’internalisation ou du métabolisme du BLM dans la susceptibilité des cellules pulmonaires à la toxicité du BLM.
Il reste à déterminer si le mécanisme de la toxicité sélective des cellules est une réponse primaire d’une expression réduite de Blmh, d’une absorption réduite de BLM ou d’une combinaison des deux, conduisant à une susceptibilité accrue des cellules épithéliales alvéolaires pulmonaires. Quel que soit le mécanisme, il est clair que le Blmh joue un rôle essentiel dans la protection contre la toxicité du BLM.