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Ultraviolets A et dommages de l’ADN : leur place dans la cancérogenèse cutanée - 30/06/19

Ultraviolet A-induced DNA damage: role in skin cancer

Doi : 10.1016/S0001-4079(19)31342-1 
Jean-Claude Beani
 Membre correspondant de l’Académie nationale de médecine, — Clinique universitaire de Der-mato vénéréologie, allergologie et photobiologie CHU de Grenoble 
 Unité Mixte de Recherche CNRS/Université Joseph Fourier UMR 5525 

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RÉSUMÉ

Les cancers de la peau sont les plus fréquents de tous les cancers chez l’homme et le rôle des expositions solaires dans leur genèse est admis. Les Ultraviolets B (UVB) (300-320 nanomètres), ont longtemps été tenus pour principaux responsables des dommages cutanés à l’origine de ces cancers et la nocivité des UVA (320-400 nm) a été négligée. Les mécanismes intimes de la photocancérogenèse restent mal élucidés mais les lésions UV-induites à l’ADN apparaissent comme un événement initiateur majeur. Les dimères cyclobutane pyrimidine (CPDs) et les photoproduits pyrimidine (6-4) (6-4PPs) sont les principales lésions dimériques produites par les UVB ; à l’inverse les effets génotoxiques des UVA ont été longtemps considérés comme relevant de dommages oxydatifs avec, comme principale lésion oxydative, la base oxydée, 8-oxo-7,8dihydroguanine (8-oxoGua). Cepen-dant les nouvelles techniques particulièrement performantes d’analyse des lésions de l’ADN (test des comètes et surtout HPLC-MS/MS), ont définitivement confirmé que l’irradiation UVA conduit majoritairement à la formation de CPDs, quel que soit le modèle cellulaire expérimental choisi ainsi que dans la peau humaine totale ; le principal d’entre eux étant le CPD-TT. L’hypothèse d’un processus photochimique direct pour la formation des CPDs par les UVA est aujourd’hui favorisée. La structure multicouche de l’épiderme protège efficacement contre la formation des lésions dipyrimidiques dans la peau totale par les UVB mais offre une protection modeste contre les dommages occasionnés par les UVA. Enfin l’efficacité de la réparation des dommages est diminuée après une irradiation UVA. Princi-pale lésion, mal réparée, formée dans l’ADN par les UVA dans la peau totale qui est de plus perméable aux UVA, les CPDs ont un fort pouvoir mutagène parfaitement documenté et les études récentes de mutagénicité impliquent clairement les CPDs, plutôt que la 8-Oxo-Gua, comme photoproduits promutagéniques induits par les UVA. Les mutations induites, connues sous le terme de signature UV sont caractérisées par des transitions C vers T ou CC vers TT au niveau des séquences dipyrimidiniques. Elles concernent les gènes p53, patched 1 et SMO pour les carcinomes et les gènes PTEN, RAC1, PPP6C, et STK19, PPP6C pour les mélanomes des zones découvertes. Dans le mélanocyte les UVA induisent aussi majoritairement des CPDs et en quantité égale à celle produite dans le kératinocyte, mettant en évidence que la mélanine ne prévient pas la formation des CPDs dans le mélanocyte ; à l’inverse sous UVA la 8-OxoGua est formée en bien plus grande quantité que dans le kératinocyte. Ainsi sous irradiation UVA les lésions oxydatives contribuent plus largement aux dommages de l’ADN dans le mélanocyte que dans le kératinocyte ; à l’état basal les lésions oxydatives sont déjà plus importantes dans le mélanocyte. Le photosensi-bilisant impliqué pourrait être la mélanine elle-même. Cette hypothèse est renforcée par une étude récente qui, sur un modèle murin, met en évidence que l’induction de mélanome sous UVA requiert la présence de mélanine dans les mélanocytes et est associé à des lésions oxydatives de l’ADN et qu’à l’inverse les UVB initient les mélanomes par une voie indépendante de la pigmentation et par des dommages directs. Ainsi deux voies dépendant de la longueur d’onde sont mises en évidence pour l’induction de mélanomes avec un rôle inattendu pour la mélanine. La pigmentation constitutive est très efficace pour prévenir des dommages UV-induits et ainsi, une corrélation claire peut être mise en évidence entre la quantité de CPD TT produite tant par les UVB que les UVA et la dose érythémateux minimale et le phototype. La mélanine apparaît de fait comme une molécule à deux visages, protectrice particulièrement pour la peau foncée quand sa synthèse est achevée et quand les mélanosomes sont dans le kératinocyte avec une configuration géométrique protégeant le noyau mais aussi prooxydante sous irradiation quand elle n’est que partiellement polymé-risée. À l’inverse les expositions répétées de la peau de volontaire dans le but de provoquer un bronzage montrent que le bronzage acquis par les UVB est peu protecteur contre les dommages à l’ADN provoqués par les expositions ultérieures alors que le bronzage UVA ne l’est pas du tout et ce alors même que l’induction du bronzage par l’une ou l’autre des radiations provoquent des dommages à l’ADN. Toutes ces données récentes mettent en exergue le rôle potentiel que peuvent jouer les UVA dans la cancérogenèse cutanée ; ils confortent les études épidémiologiques qui montrent l’augmentation du risque de mélanome chez les utilisateurs de lampe à bronzer particulièrement les jeunes femmes. La décision de l’agence internationale pour la recherche sur le cancer de classer les UVA et les dispositifs à bronzer comme agent cancérigène de groupe 1 ainsi que l’avis émis par l’Académie nationale de médecine sur les cabines à bronzer apparaissent tout à fait justifiés. L’usage de ces cabines devrait être définitivement interdit.

El texto completo de este artículo está disponible en PDF.

SUMMARY

Skin cancer is the most common human malignancy, and sunlight exposure is known to play a role in its genesis. Ultraviolet B (UVB) (300-320 nm) has long been considered responsible for the skin damage underlying these cancers, whereas the toxicity of UVA (320-400 nm) has been largely overlooked. The intimate mechanisms of photocarcinogeni-city remain poorly understood, but UV-induced DNA damage appears to be a major initiating event. Cyclobutane pyrimidine dimers (CPDs) and pyrimidine (6-4) photopro-ducts (6-4PPs) are the main dimeric lesions induced by UVB, whereas the genotoxic effects of UVA have long been attributed to oxidative damage, the main lesion being the oxidized base 8-oxo-7,8dihydroguanine (8-oxoGua). However, powerful new techniques for analy-zing DNA damage (the Comet assay, and especially HPLC-MS/MS) have demonstrated that UVA irradiation mainly triggers the formation of CPDs, especially CPD-TT, both in cell models and in total human skin. A direct photochemical process is currently thought to account for CPD induction by UVA. The multilayer structure of the epidermis protects against UVB-induced dipyrimidine lesions in total skin but offers only weak protection against UVA. In addition, repair efficiency is undermined by UVA. CPDs, the main DNA lesions induced by UVA in total skin (which is more permeable to UVA), are inefficiently repaired. CPDs have strong mutagenic potential, and recent studies clearly show that CPDs, rather than 8-Oxo-Gua, are the main mutagenic photoproducts induced by UVA. The UV signature of induced mutations is characterized by transitions from C to T or CC to TT in dipyrimidine sequences. These mutations target the p53, patched 1 and SMO genes in carcinomas, and the PTEN, RAC1, PPP6C, STK19 and PPP6C genes in melanomas of exposed skin. UVA also mainly induces CPDs in melanocytes, in amounts similar to those observed in keratinocytes, demonstrating that melanin does not prevent CPD formation. In contrast, UVA induces far more abundant 8-oxo-Gua production in melanocytes than in keratinocytes. Thus, under UVA irradiation, oxidative stress contributes more to DNA damage in melanocytes than in keratinocytes. In addition, baseline oxidative damage (in the absence of UVA) is already higher in melanocytes. The photosensitizer may be melanin itself. This is supported by a recent study based on a murine model, in which melanoma induction was shown to require both UVA and the presence of melanin in melanocytes, and is associated with oxidative damage to DNA. Conversely, UVB was found to initiate melanoma through a direct, pigment-independent pathway. Thus, two wavelength-dependent pathways can induce melanoma, with melanin playing an unexpected role. Constitutive pigmentation is very effective in preventing UV-induced damage, and a clear correlation can thus be found between, on the one hand, the amount of CPD TT produced by both UVB and UVA and, on the other hand, the minimum erythematous dose and the phototype. Melanin is thus a two-facetted molecule, protecting the skin when its synthesis is complete and when melanosomes take on their nucleus-protective geometric configuration in keratinocytes, but having a pro-oxidant action when only partially polymerized and exposed to UV. Repeated exposure of volunteer skin shows that a tan induced by UVB provides little protection against DNA damage caused by subsequent exposure, while tanning with UVA provides no protection at all. Yet both UVB and UVA provoke DNA damage. All these recent data highlight the potential role of UVA in skin carcinogenesis, and reinforce epidemiolo-gical studies showing an increased risk of melanoma among users of tanning lamps, particularly young women. The decision by the International Agency for Research on Cancer to classify UVA and tanning devices as group 1 carcinogens, and the opinion issued by the French National Academy of Medicine on tanning booths, therefore appear to be fully justified. The use of tanning salons should be permanently banned.

El texto completo de este artículo está disponible en PDF.

Mots-Clés : ADN/effets des radiations, Rayons ultraviolets, Mélanome

Key-words (Index medicus) : DNA/radiation effects, Ultraviolet Rays, Melanoma



 L’aureut déclare de ne pas avoir de lien d’intérêt en relation avec le contenu de cet article.
Tirés à part : Professeur Jean-Claude Beani


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