La 3-alpha hydroxystéroïde déshydrogénase de type 3 humaine (3α-HSD3) a un rôle essentiel dans l’inactivation de la 5α-dihydrotestostérone (5α-DHT). Par une combinaison de la mutagenèse, de la cinétique et de la cristallographie par rayon-X, nous démontrons que la mutation de la Valine54 à la Leucine54 dans la 3α-HSD3 réduit sa capacité d’inactivation de la 5α-DHT et améliore une activité 20-alpha hydroxystéroïde déshydrogénase. Par ailleurs, la structure cristalline de la 3α-HSD3 en complexe avec la 5α-androstane-3,17-dione/épi-androstérone (A-dione/epi-ADT) a été obtenue par la co-cristallisation, avec la 5α-DHT, ce qui implique que la 5α-DHT a des modes de liaison alternative avec la 3α-HSD3. La suppression de l’expression de la 3α-HSD3 par des ARNsi ne fait pas seulement qu’augmenter la concentration de la 5α-DHT dans les cellules MCF7, mais elle diminue aussi la prolifération cellulaire des cellules MCF7 en présence de 5α-DHT. Le récepteur des estrogènes de type alpha (ERα) contrôle le développement sexuel et les fonctions reproduction. Nous avons mis en place une méthode de purification du fragment de l’ERα incluant son domaine de liaison à l’ADN et de son domaine de liaison au ligand (DBD-LBD). La cristallogenèse préliminaire de l’ERα DBD-LBD en complexe avec les éléments de réponse à l’estrogène a été effectuée. Par ailleurs, nous avons rapporté une méthode de purification simple et efficace pour le domaine de liaison au ligand de l’ERα. / Human 3-alpha hydroxysteroid dehydrogenase type 3 (3α-HSD3) has an essential role in the inactivation of androgen 5α-dihydrotestosterone (5α-DHT). By a combination of mutagenesis, kinetics and X-ray crystallography, we demonstrate that the mutation of Valine54 to Leucine54 in 3α-HSD3 reduces its 5α-DHT inactivation ability and enhances a 20-alpha hydroxysteroid dehydrogenase activity. Furthermore, the crystal structure of 3α-HSD3 in complex with 5α-androstane-3,17-dione/epi-androsterone (A-dione/epi-ADT) is obtained by co-crystallization with 5α-DHT, which implies that 5α-DHT has the alternative binding mode within 3α-HSD3. Suppression of 3α-HSD3 expression by specific siRNA not only increases 5α-DHT concentration in MCF7 cells, but also decreases MCF7 cell proliferation in the presence of 5α-DHT. Estrogen receptor alpha (ERα) controls sexual development and reproductive functions. We establish a purification protocol of ERα fragment including its DNA binding domain and ligand binding domain (DBD-LBD). Preliminary crystallogenesis of ERα DBD-LBD in complex with estrogen response elements is carried out. Additionally, we report a simple and efficient purification method for ERα LBD.

La surexpression du récepteur 2 du facteur de croissance épidermique humain (HER2) et/ou l’amplification du gène HER2 sont des facteurs prédictifs du cancer du sein. Avec l’introduction du traitement ciblé au trastuzumab, l’évaluation fiable d’HER2 est devenue essentielle. Malheureusement, jusqu’à 50% des patientes HER2-positives développent une résistance envers ce médicament. Les objectifs étaient : 1) déterminer la façon la plus fiable et économique pour évaluer le statut HER2 (cohorte de 521 cas consécutifs de cancer du sein); 2) examiner l’association entre deux polymorphismes d’HER2 (Ile655Val et Ala1170Pro), la consommation de tabac et d’alcool et la réponse au trastuzumab (cohorte de 236 patientes HER2-positives traitées au trastuzumab). De plus, dans une étude pilote, nous avons examiné l’association entre les patrons de méthylation d’ADN dans la tumeur et la réponse au trastuzumab (cohorte de 12 patientes HER2-positives traitées au trastuzumab). Le statut HER2 a été évalué par immunohistochimie (IHC), hybridation fluorescente in situ (FISH) et essai TaqMan. Nous avons comparé le statut HER2 déterminé par FISH sur lame complète (LC, un tissu par lame) et par matrice tissulaire (TMA, 60 tissus par lame), ainsi que le statut HER2 évalué par IHC et FISH sur le bloc ayant servi pour le diagnostic (bloc diagnostique) et sur un bloc choisi aléatoirement (bloc aléatoire). Les informations cliniques ont été obtenues dans les dossiers médicaux, celles sur la consommation de tabac et d’alcool par des questionnaires validés. Le patron de méthylation d’ADN a été évalué en utilisant la micropuce Illumina Infinium HumanMethylation450 BeadChip. La concordance générale entre le statut HER2 déterminé par FISH sur LC et TMA était de 98,2%, et celle entre les blocs diagnostiques et aléatoires était de 98,0% au FISH et de 93,6% à l’IHC. La consommation de tabac et l’allèle Val étaient associés à une moins bonne réponse, tandis que la consommation d’alcool était associée à une meilleure réponse. Le patron de méthylation dans les tumeurs de patientes atteintes d’un cancer du sein HER2- positif qui ont développé une résistance au trastuzumab diffère de celui des patientes qui répondent au traitement. Cependant, ces résultats semblent dépendre de la méthode bioinformatique d’analyse utilisée. Nous concluons que l’évaluation d’HER2 par FISH sur TMA représente une méthode fiable et économique. Les taux de concordances obtenus par FISH, mais pas ceux observés à l’IHC, satisfont l’exigence du Collège des pathologistes américains d’au moins 95% de concordance entre les résultats obtenus avec la méthode de référence et la nouvelle méthode. Le tabagisme, la consommation d’alcool et le polymorphisme HER2 Ile655Val pourraient influencer la réponse au traitement au trastuzumab. / The overexpression of the human epidermal growth factor receptor 2 (HER2) and/or HER2 gene amplification are predictive factors in breast cancer. Following the HER2-targeted treatment with trastuzumab, the reliable evaluation of HER2 has become essential. Unfortunately, up to 50% of HER2-positive breast cancer patients develop resistance towards this drug. The objectives were: 1). To determine the most reliable and economical method to evaluate HER2 status (cohort of 521 consecutive breast cancer cases); 2). To examine the association between tobacco and alcohol consumption, and two HER2 polymorphisms (Ile655Val and Ala1170Pro), and the response to trastuzumab (cohort of 236 HER2-positive breast cancer patients treated with trastuzumab). Moreover, in a pilot study, we explored the association between genome-wide DNA methylation patterns in breast cancer tissues and the response to trastuzumab (cohort of 12 breast cancer patients treated with trastuzumab). HER2 status was evaluated by immunohistochemistry (IHC), fluorescence in situ hybridization (FISH), and TaqMan assay. We compared HER2 status determined by FISH on whole tissue (WT, one tissue per slide) section and tissue microarray (TMA, 60 tissues per slide) section, and HER2 status evaluated by IHC and FISH on the block used for diagnostic (diagnostic block) and on a randomly chosen additional block (random block). Clinicopathological information were assessed by review of medical records, tobacco and alcohol consumption by an administered validated questionnaire. DNA methylation patterns were evaluated using the Illumina Infinium HumanMethylation450 BeadChip. Overall concordance between HER2 status determined by FISH on WT and TMA sections was 98.2% and that between diagnostic and random blocks was 98.0% for FISH and 93.6% for IHC. Tobacco consumption and the Val allele were associated with a worse response, whereas alcohol consumption was associated with a better response. Methylation pattern in tumor tissues of HER2-positive breast cancer patients who acquired resistance to trastuzumab treatment differed from that of HER2-positive breast cancer patients who responded to trastuzumab treatment. However, this observation seemed to depend upon the method of bioinformatics analysis used. We conclude that FISH performed on TMA section represents a reliable and economical method for the evaluation of HER2. Results obtained by FISH, but not those obtained by IHC, fulfill the recommendations of the College of American Pathologists of concordance greater than 95% between the reference method and the new method. Tobacco use, alcohol consumption and Ile655Val HER2 polymorphism might influence the response to trastuzumab treatment.

PALB2 (Partner And Localizer of BRCA2) est un gène de prédisposition au cancer du sein à forte pénétrance. En effet, les mutations pathogéniques dans PALB2 augmentent le risque de développer la maladie de 8 à 9 fois pour les porteuses de moins de 40 ans et de 3 à 4 fois au cours de leur vie. À ce jour, environ 200 variations de type faux sens localisées dans PALB2 ont été identifiées en clinique, chez des patientes atteintes d’un cancer du sein, mais très peu ont été caractérisées fonctionnellement. De plus, aucune méthode d’analyse fonctionnelle à grande échelle de ces variants de signification incertaine n’a été élaborée pour le moment. Par conséquent, les médecins et conseillers en génétique ne sont pas en mesure d’interpréter l’effet de ces variations en termes de risque et la prise de décision quant au suivi de ces porteuses, la communication de leur risque, la divulgation aux membres de la famille, le recours aux chirurgies préventives ou encore le choix des stratégies de traitement est complexe. La compréhension de l’effet des variations faux sens sur la fonction de PALB2 est donc indispensable pour leur classification et leur interprétation en clinique. PALB2 étant un médiateur de la réparation des cassures double-brin par recombinaison homologue, nous avons proposé d’établir une méthode systématique d’essais biochimiques et cellulaires, centrée sur la fonction de PALB2 dans la recombinaison homologue. Nous avons émis l’hypothèse que cette méthode de caractérisation fonctionnelle est suffisante pour classer ces variants comme bénins ou délétères pour la fonction de PALB2 dans la recombinaison homologue. Ainsi, au cours de mon doctorat, j’ai participé à la caractérisation fonctionnelle d’une centaine de variations faux sens ainsi qu’une mutation tronquante localisées dans PALB2. Nos travaux montrent que notre méthode systématique est pertinente pour la caractérisation fonctionnelle des variants de signification incertaine. En effet, nous avons identifié plusieurs variants faux sens qui présentent des défauts importants ou intermédiaires de recombinaison homologue et qui favorisent ainsi l’instabilité génomique et la carcinogénèse. Enfin, nous avons montré que le score de formation de foyers RAD51 est un bon marqueur des tumeurs de cancer du sein avec des défauts de recombinaison homologue sensibles aux traitements basés sur les inhibiteurs de PARP.

Depuis la publication des résultats de l'étude de la Women's Health Initiative (WHI) en juillet 2002, l'utilisation d'hormonothérapie de remplacement (HTR) a diminué substantiellement au sein de la population générale. Cependant, l'impact que les résultats de cette étude ont eu sur l'utilisation d'HTR par les femmes à haut risque de cancer du sein héréditaire demeure inconnu. Cette étude vise à comparer l'utilisation d'HTR, avant et après la publication des résultats de l'étude de la WHI, par les femmes testées pour une prédisposition génétique au cancer du sein. L'utilisation d'HTR a été évaluée à l'aide d'un questionnaire postal auto-administré un an suivant la divulgation du résultat du test génétique BRCA1/2. Les résultats obtenus indiquent que, globalement, l'utilisation d'HTR chez ces femmes demeure faible et ne semble pas avoir été influencée par la publication des résultats de l'étude de la WHI. Cependant, chez les non-porteuses de la mutation familiale, l'utilisation d'HTR a diminué significativement suivant la publication des résultats de l'étude de la WHI, une réduction similaire à celle observée chez les femmes de la population générale. Cette diminution concorde avec les recommandations émises par la Société canadienne du cancer suite à la publication de l'étude de la WHI à propos de l'utilisation d'HTR.

La base moléculaire de la progression du cancer ovarien épithélial (COE) est encore peu comprise. Lors d’une étude antérieure, nous avons déterminé PRDM6 comme gène potentiellement hypométhylé dans les tumeurs de cancer ovarien de haut stade et grade comparés à des tissus normaux. L’hypométhylation n’a pas pu être confirmée, mais la surexpression de ce gène dans les tumeurs de COE laisse croire que PRDM6 peut avoir une implication dans ce cancer. L’expression de PRDM6 fut diminuée dans la lignée COE SKOV3 par la technique de l’interférence à l’ARN et des études fonctionnelles furent effectuées. La diminution de l’expression de PRDM6 entraine la diminution significative de la migration, l’invasion et la formation de colonie qui sont des facteurs nécessaires à la carcinogénèse. De plus, une analyse de l’expression génique a permis de confirmer la sousexpression de gènes associés au développement du cancer dans les lignées dont l’expression de PRDM6 est diminuée. / The molecular base of the progression of epithelial ovarian cancer (EOC) is still poorly understood. In a previous study, we identified the gene PRDM6 as potentially hypomethylated in high grade and stage EOC tumors compared to normal tissue. The hypomethylation could not be confirmed, but the overexpression of this gene in EOC tumors suggests that PRDM6 might have some implications in this type of cancer. Using RNA interference, PRDM6 expression was decreased in the EOC cell line SKOV3 and functional studies were performed. Decreased expression of PRDM6 induced a significant decrease in migration, invasion and colony formation factors that are necessary for carcinogenesis. In addition, an analysis of gene expression confirmed the underexpression of genes associated with the development of cancer in cell lines whose PRDM6 expression was decreased.

Ce mémoire est le fruit d’un travail de deux ans dans le laboratoire de Génomique des Cancer du Dr Simard. La première partie du mémoire est une mise en contexte sur le cancer du sein et sur les deux principales voies de réparation des cassures doubles brins de l’ADN, puis se poursuit par la problématique ayant menée à l’élaboration de mon projet. Cette partie s’achève par le descriptif des techniques de laboratoire et des outils d’analyse utilisés pour ce projet. En deuxième partie se trouve l’article scientifique rédigé à partir des résultats obtenus pendant mes recherches, avant de se terminer par une conclusion.

À ce jour, les études épidémiologiques ont démontré que seulement 25% des agrégations familiales de cancer du sein observées ont lieu dans des familles ayant une mutation dans l'un des gènes de prédisposition comprenant BRCA 1, BRCA2, TP53, PTEN, ATM, STK11, CHEK2, BR/P1 et PALB2. Le nombre et les propriétés des facteurs génétiques composant le 75% restant de l'excès du risque génétique sont encore inconnus, quoique selon le modèle polygénique ce risque génétique serait causé par plusieurs allèles de susceptibilité pouvant, par exemple, influencer le métabolisme des hormones sexuelles. En effet, il est maintenant bien établi que les estrogènes jouent un rôle prédominant dans la régulation de la croissance cellulaire, ainsi que la différentiation de la glande mammaire normale et des carcinomes mammaires hormono-sensibles. Parmi les enzymes responsables de la formation et l'inactivation des stéroïdes sexuels actifs, les membres de la famille des 17~-hydroxystéroïde déshydrogénases (17~-HSDs) sont d'excellents candidats. Afin d'évaluer le rôle potentiel de ces gènes candidats, nous avons donc procédé au re-séquençage des régions promotrices, des jonctions intron-exon et des exons des gènes HSD17B1, HSD17B2, HSD17B7 et HSD17B12 chez une cohorte de 50 Canadiennes Françaises atteintes d'un cancer du sein, nonporteuses d'une mutation BRCA 1/2 et provenant de familles ayant une forte histoire de cancer du sein et/ou de l'ovaire. Pour ces gènes, nos analyses ne démontrent pas l'existence de mutations germinales qui auraient permis d'expliquer le regroupement de cas de cancer du sein chez ces familles. Toutefois, nous avons identifié 88 variants de séquence dont environ la moitié n'avaient jamais été répertoriés. De plus, nous avons aussi procédé à l'étude de l'impact fonctionnel des cinq variants résultant en un changement d'acide aminé chez les enzymes 17~-HSD de types 1 et 2 et nous avons démontré par expression in vitro que ces variations faux-sens ne modifient pas les propriétés catalytiques de ces enzymes. Finalement, des marqueurs ont été sélectionnés pour mener de futures études d'association à l'aide de larges cohortes, a'fin de mieux définir la possible association entre le risque génétique de cancer du sein et les variants de séquence des gènes HSD1781, HSD1782, HSD1787 et HSD17812.

L' étiologie du cancer de l'endomètre est méconnue. Pourtant, la LH et les prostaglandines activent via- leurs récepteurs spécifiques exprimés dans le cancer de l'endomètre, un second messager commun, soit l'AMPc impliquée dans la prolifération et l'invasion du cancer de l'endomètre. Les gènes STAR, HSD3β32 et COX-2 sont surexprimés dans le cancer de l'endomètre et leur expression est connue pour répondre à la voie de l'AMPc via une stimulation par la LH et les prostaglandines. Les facteurs de transcription NUR 77 et C/EBPβ sont impliqués dans différents cancers et sont activés par la voie AMPc/PK.A, d'où notre hypothèse qu' ils pourraient activer la transcription des gènes STAR, HSD3β32 et COX-2 dans le cancer de l'endomètre. L'objectif de l 'étude est de déterminer si les facteurs NUR77 et C/EBPβ sont présents dans des lignées cellulaires du cancer de l'endomètre et s' ils pourraient être impliqués dans l'expression des gènes STAR, HSD3β32 et COX-2 dans ces cellules. J' ai pu démontrer la présence des deux facteurs dans différentes lignées cellulaires du cancer de l'endomètre. Cependant, mes résultats de transfections transitoires démontrent que NUR 77 et C/EBPβ activent faiblement les trois promoteurs à l'étude d'où l'intérêt de chercher d'autres collaborateurs impliqués dans l'expression des gènes STAR, HSD3β32 et COX-2 ou encore d' autres gènes régulés cibles par NUR77 et C/EBPβ dans le cancer de l'endomètre.

La poly(ADP-ribosyl)ation implique principalement deux enzymes, la poly(ADP-ribose) polymerase-1 (PARP-1) et la poly(ADP-ribose) glycohydrolase (PARG). PARP-1 catalyse la formation de poly(ADP-ribose) à partir du NAD+ lors de bris à l'ADN. Le poly(ADP-ribose) est attaché de façon covalente à certaines protéines cibles ce qui en modifie les fonctions par modification post-traductionnelle transitoire. Les protéines modifiées regagnent rapidement leur état d'origine quand l'enzyme PARG hydrolyse le polymère. Des travaux réalisés par notre laboratoire ont permis de démontrer que la transcription du gèneparp-1 était en partie assurée par Spl etNFI. Comme le gène parp-1, le gène parg est de type housekeeping. Il est probable que ces facteurs soient aussi impliqués dans la transcription de parg. La poly(ADP-ribosyl)ation est débalancée dans les lignées de mélanomes uvéal agressives (T97 et T98) et non-agressives (T108 et Tl 15). Ce projet consiste à caractériser le promoteur du gène humain parg, à étudier son expression et à mieux comprendre le débalancement de la poly(ADP-ribosyl)ation chez ces lignées. Le débalancement de l'expression des enzymes de la poly(ADP-ribosyl)ation a été étudié par puces à ADN, immunobuvardage et par mesure de l'activité enzymatique. L'analyse fonctionnelle du promoteur parg humain a été réalisée par transfection de plasmides recombinants. La liaison de facteurs de transcription à la région assurant l'activité basale du promoteur de parg a été démontrée par retards sur gels. Un test de clonogénicité a été réalisé afin de mesurer la survie des cellules cancéreuses après irradiations ionisantes avec et sans inactivation de la PARG. Nous avons confirmé une variation de l'expression des enzymes de la poly(ADP-ribosyl)ation entre les lignées non-agressives versus agressives du mélanome uvéal. Un débalancement favorisant l'activité glycohydrolase de PARG semble conférer au mélanome uvéal une agressivité accrue. De plus, la région du promoteur de parg comprise entre -47 et -85 pb en amont du site d'initiation de la transcription assure la transcription basale du gène. Les facteurs de transcription Spl et ERM s'y attache. Ainsi, l'étude démontre un débalancement de l'expression des enzymes de la poly(ADP-ribosyl)ation chez le mélanome uvéal. L'emplacement de la région assurant l'activité basale du promoteur de parg et le recrutement de facteurs de transcription y est démontré.

La famille des facteurs de transcription NFI comprend les isoformes NFI-A, -B, -C et -X, qui peuvent agir comme activateurs ou répresseurs de la transcription génique. Récemment, nous avons démontré le rôle répresseur de NFI dans la transcription du gène encodant la sous-unité α5 de l'intégrine α5βl. Dans cette étude, nous avons démontré que la suppression de certains isoformes du facteur de transcription NFI altère l'expression du gène α5 dans une lignée particulièrement agressive de mélanome uvéal humain (T97). Nous avons démontré que la diminution de l'expression de certains isoformes permet l'augmentation significative l'expression de l'intégrine α5β1 à la surface des cellules de la lignée T97. Nous avons également identifié quelques protéines qui intéragissent in vitro avec NFI et qui pourraient ainsi modifier ses propriétés modulatrices en regard du gène de α5β1.