Le cancer du sein est une maladie comportant à la fois une composante environnementale et une composante génétique. Dans le cadre de mes études doctorales je me suis intéressé à la composante génétique du cancer du sein. Puisque la distribution de l'héritabilité chez les familles présentant plusieurs cas de cancer du sein suggère la prédominance de facteurs génétiques afin d'expliquer l'agrégation familiale de ce type de cancer, mes études ont porté sur des cas de cancer du sein provenant de familles à risque élevé non porteuses de mutations délétères dans les gènes BRCA1 et BRCA2. Deux volets principaux ont été abordés. Le premier volet, intitulé ± évaluation de la contribution de gènes de susceptibilité au cancer du sein ¿, m'a amené à évaluer la contribution des gènes de susceptibilité à forte penetrance PTENet STK11. Ces gènes sont respectivement responsables des syndromes de Cowden et de Peutz-Jeghers avec lesquels un risque accru de cancer du sein a été associé. Trois autres gènes de susceptibilité au cancer du sein, soit CHEK2, BRIP1 et PALB2, ont également été analysés. Des mutations dans ces gènes confèrent un risque modéré de cancer du sein.Lors du deuxième volet de mon projet, "identification de gènes de susceptibilité au cancer du sein", quatre gènes candidats du cancer du sein ont été analysés. Ces gènes ont été sélectionnés sur la base de leur interaction avec BRCA1. En effet, puisque les protéines encodées par ces gènes interagissent avec BRCA1, elles pourraient réguler ses diverses fonctions. Les gènes AURKA, BAP1, BARD1 et DHX9, encodant respectivement une kinase, une ubiquitine hydrolase, une ubiquitine ligase et une hélicase à ARN, ont été sélectionnés pour leur rôle possible dans la modulation de l'activité de BRCA1 dans la réparation couplée à la transcription. L'étude de ces gènes a permis de mettre en évidence une implication possible d'un variant de BARD1 dans la susceptibilité au cancer du sein. L'étude de ces gènes a permis d'acquérir une meilleure connaissance de la contribution de ceux-ci à la susceptibilité au cancer du sein chez les familles à risque élevé provenant de la population canadienne-française.

Les enzymes stéroïdiennes 17P-hydroxystéroïdes déshydrogénases types 1 (17P-HSD1) et 5 (17P-HSD5) catalysent la formation de l'estradiol et l'inactivation du dihydrotestostérone (DHT). L'estradiol stimule la croissance des cellules cancéreuses du sein (CCS) tandis que le DHT, à des concentrations physiologiques, exerce un effet antiprolifératif sur elles. Dans cette thèse, je présente les travaux réalisés dans le double but d'évaluer l'effet des deux enzymes sur les niveaux des hormones et la prolifération des CCS et d'évaluer l'impact de l'expression de la 17P-HSD1 sur celle des gènes et protéines exprimés dans ces CCS. Les principaux résultats que j'ai obtenus suite à ces travaux sont les suivants : (1) l'utilisation de petits ARN interférents (siRNA) et d'un inhibiteur stéroïdien a permit de démontrer que l'expression et l'activité de la 17P-HSD1 sont inversement corrélées à la concentration de DHT des CCS mais positivement corrélées à leur niveau d'estradiol et à leur prolifération. Ainsi, la 17P-HSD1 stimule la croissance des CCS au moyen d'une double action sur les niveaux de ces deux hormones. (2) La 17P-HSD5 tend à augmenter le niveau d'estradiol dans la lignée de CCS humain MCF7 et contribue significativement à l'augmentation de sa croissance cellulaire. (3) Des analyses quantitatives de RT-PCR en temps réel ont démontré que la 17P-HSD1 module l'expression endogène des gènes estrogéno-régulés (dont pS2 et c-Myc) ainsi que leur réactivité à l'estradiol dans la lignée de CCS humain T47D. (4) L'analyse de puces à ADN a révélé que, dans les cellules T47D cultivées en l'absence de stéroïde, la 17P-HSD1 est capable de moduler la transcription de plus d'une quarantaine de gènes endogènes comprenant plusieurs protéines kinases impliquées dans la régulation de la croissance cellulaire. (5) Des analyses protéomiques complètes ont montré qu'en présence d'estradiol, la surexpression de la 17P-HSD1 entraine une modification du profil protéomique des cellules MCF7. (6) L'étude protéomique a également révélé que les lignées cellulaires MCF7 et T47D présentent une certaine divergence protéomique. La première exprime plus fortement les protéines impliquées dans la répression de la croissance cellulaire tandis que celles qui contribuent à la stimulation de la prolifération cellulaire sont plus fortement exprimées dans la dernière. / Human 17p-hydroxysteroid dehydrogenases types 1 (17P-HSD1) and 5 (17P-HSD5) catalyze the formation of the active estrogen estradiol (E2) and the inactivation of the androgen dihydrotestosterone (DHT). E2 stimulates breast cancer cell (BCC) growth whereas DHT has shown an antiproliferative effect. In this thesis, I present the study of the roles of 17P-HSD1 and 17P-HSD5 in the modulation of hormone levels and in the proliferation of BCC, and of the impact of the expression of 17P-HSD1 on that of endogenous genes and proteins in BCC. The main results obtained in this study are as follow: (1) using RNA interference and an inhibitor of 17P-HSD1, enzyme immunoassays and cell proliferation assays demonstrate that 17p-HSDl expression is negatively correlated to DHT levels in BCC, but positively correlated to E2 levels and BCC proliferation. 17P-HSD1 up-regulates BCC growth by a dual action on E2 synthesis and DHT inactivation. (2) 17P-HSD5 tends to increase the level of E2 in the human BCC line MCF7 and significantly contributes to the increase of the cell growth. (3) Quantitative real-time RT-PCR analyses showed that 17P-HSD1 modulates the expression of endogenous estrogen-responsive genes (including pS2 and c-Myc) and their responsiveness to E2 in the human BCC line T47D. (4) DNA-microarray analysis revealed that, in T47D cells cultured in steroid-deprived medium, 17P-HSD1 modulates the transcription of more than forty endogenous genes which include several protein kinases involved in cell growth regulation. (5) Complete functional proteomics analyses showed that in the presence of E2, the overexpression of 17pHSD1 modifies the proteomic profile of MCF7 cells. (6) The proteomic data also reveals that the proteomes of T47D and MCF7 cell lines differ significantly and suggest that MCF7 cells express a higher level of proteins implicated in cell proliferation repression than T47D cells, whereas the latter expresses more proteins strongly involved in cell growth progression.

La famille des enzymes 17β-hydroxystéroïde déshydrogénases (17β-HSDs) humaines est responsable de la biosynthèse des hormones stéroïdiennes. Les enzymes réductrices de cette famille, c'est-à-dire la 17β-HSDl, la 17β-HSD5 et la 17β-HSD7, sont impliquées dans la dernière étape de la synthèse des estrogènes actifs, jouant ainsi des rôles importants dans plusieurs cancers reliés au système endocrinien. Les autres facteurs qui permettent la progression ou la deletion de gènes sont les molécules de stéroïdes en action avec les récepteurs stéroïdiens nucléaires. Dans cette thèse, je présente la structure cristalline de la 17β-HSD1 avec plusieurs stéroïdes, incluant A-diol, 3β-diol, DHT et E₁, les deux premiers étant reconnus pour avoir une plus faible affinité pour l'enzyme. De plus, des études de cristallographie, de modélisation par ordinateur aussi bien que des études de biologie cellulaire ont démontré la propriété inhérente de translation des stéroïdes sexuels. Cette étude est d'un intérêt particulier puisqu'elle ouvre de nouvelles portes pour l'exploration d'une thérapie hormonale adjuvante. Je présente, de plus, des études d'inhibition aussi bien que le design et la prédiction de nouveaux inhibiteurs en utilisant la cristallographie, les essais enzymatiques et la modélisation de la 17β-HSD1 et de la 17β-HSD5. Finalement, je présente une étude préliminaire structure-fonction de la 17β-HSD7. Une revue sur plusieurs sujets touchant la cristallogenèse et l'activité de la 17β-HSD est aussi rapportée dans l'annexe.

L 'histoire familiale et l'exposition aux estrogènes sont deux facteurs de risque de cancer du sein bien connus. À l'opposé, les androgènes agissent comme protecteurs dans le tissu mammaire tout comme certains métabolites de la progestérone. Ce sont les membres de la famille des 17f3-hydroxystéroïdes déshydrogénases qui sont responsables des étapes importantes dans la formation et l' inactivation de tous les stéroïdes sexuels. Plus particulièrement, la 17f3-HSD de type 5 est une enzyme clé dans la formation des androgènes et dans l' inactivation de la progestérone en métabolites protecteurs. Nous avons donc procédé à l' identification des variants de séquence du gène HSD 17 B5 chez des femmes canadiennes-françaises ayant eu un cancer du sein. Par la suite, nous avons fait l'analyse fonctionnelle des variants qui entraînent un changement d'acide aminé. Ces différentes expérimentations nous ont permis de vérifier l'implication potentielle de ce gène dans la modulation du risque de développer un cancer du sein.

Nous avons récemment découvert et étudié une nouvelle classe d'agents antimicrotubules appelés phényl 4-(2-oxo-3-alkylimidazolidin-1-yl)benzènesulfonates (PAIB-SOs) hautement actifs et sélectifs pour les cellules cancéreuses du sein. Leur mécanisme de sélectivité est basé sur la métabolisation des PAIB-SOs par le CYP1A1 en agents antimitotiques puissants appelés phényl 4-(2-oxo-3-imidazolidin-1-yl)benzènesulfonates (PIB-SOs). L'objectif principal de ma recherche était d'évaluer la période nécessaire à l’induction d’une activité cytotoxique significative de quelques-uns de ces PAIB-SOs prometteurs sur les cellules cancéreuses du sein. Dans un second volet, nous désirions étudier la stabilité métabolique et la cinétique de bioactivation par le CYP1A1 de 8 PAIB-SOs phare en vue d’en sélectionner 4 pour des essais sur des animaux. Premièrement, nos études ont montré que l'activité antiproliférative des PAIB-SOs est concentration et temps dépendante. Un temps de contact des PAIB-SOs étudiés avec les cellules cancéreuses du sein variant de 24 à 36 h est nécessaire pour observer une activité antiproliférative significative. Deuxièmement, nous avons confirmé que tous les PAIB-SOs évalués sont rapidement biotransformés en présence de CYP1A1 en PIB-SOs. Troisièmement, les expériences de stabilité hépatique des PAIB-SOs incubés avec des microsomes soit humains, de souris ou de rats ont montré que leur demi-vie et leur clairance intrinsèque varient selon la structure du PAIB-SO et l’espèce animale étudiée. La stabilité des PAIB-SOs incubés avec des microsomes de souris est plus faible que lorsqu’incubé avec des microsomes humains ou de rats. De plus, la stabilité métabolique de ces PAIB-SOs avec les microsomes humains ou de rats est similaire. Le criblage de notre chimiothèque a permis d’identifier les CEU-829, -938, -934 et -913 comme étant les PAIB-SOs métaboliquement les plus stables et générant les plus basses concentrations de PIB-SOs avec des demi-vies respectives de 22, 55, 31 et 41 minutes dans les microsomes humains, de 43, 52, 23 et 44 minutes dans les microsomes de rat et de 3,7, 20, 12 et 1,6 minutes dans les microsomes de souris. Nos études ont également mis en évidence les CEU-934 et -938 comme des molécules candidates prometteuses pour des études de pharmacocinétique et de pharmacodynamie chez la souris et les CEU-829 et -913 chez les rats. / We recently found and studied a new class of antimicrotubule agents named phenyl 4-(2-oxo-3- alkylimidazolidin-1-yl)benzenesulfonates (PAIB-SOs) that are highly active and selective to breast cancer cells. PAIB-SOs are the first antimicrotuble CYP1A1-dependent prodrugs and their mechanism of selectivity is based on the metabolization in human breast cancer cells of PAIB-SOs by CYP1A1 into potent antimitotics named phenyl 4-(2-oxoimidazolidin-1-yl)benzenesulfonates (PIB-SOs). The main objective of my research was to evaluate the period necessary to trigger an efficient antiproliferative activity on breast cancer cells and to study the metabolic stability and the kinetics of activation by CYP1A1 of 8 promising PAIB-SOs exhibiting high antiproliferative activity and selectivity toward breast cancer cells aiming to select 4 PAIB-SOs for animal studies. We first found that the antiproliferative activities of PAIB-SOs are concentration and timedependent. A contact time of the selected PAIB-SOs with breast cancer cells varying from 24 to 36 h is required to observe a significant antiproliferative activity. We also found that all PAIBSOs are rapidly metabolized in the presence of CYP1A1 into PIB-SOs. Finally, the hepatic stability experiments of PAIB-SOs using human, mouse or rat microsomes showed that the halflife and the intrinsic clearance depend on the structure of the PAIB-SO and the animal species studied. The stability of PAIB-SOs in mouse microsomes was weaker than in rat or human microsomes which were equivalent. Our screening program identified CEU-829, -938, -934 and - 913 as our most stable PAIB-SOs and generating the lowest quantity of PIB-SOs when incubated with human and rodent microsomes. In addition, they respectively exhibited half-lives of 22, 55, 31 and 41 minutes in human microsomes, 43, 52, 23 and 44 minutes in rat microsomes and 3.7, 20, 12 and 1.6 minutes in mouse microsomes. Altogether, our studies identified CEU-934 and - 938 as suitable candidates for further pharmacokinetic and pharmacodynamic evaluation in a mouse model and CEU-829 and -913 in a rat model.

Les femmes non porteuses de mutations familiales des gènes BRCA1 ou BRCA2 présentent un risque de cancers du sein et de l'ovaire généralement comparable à celui des femmes de la population générale du même âge. Par conséquent, elles ne sont pas à risque élevé pour ces cancers et devraient suivre les recommandations de dépistage s'adressant aux femmes de la population générale. Toutefois, des études antérieures suggèrent que les pratiques de dépistage du cancer des non-porteuses « excèdent » ces recommandations. Ce projet a pour objectif de décrire les comportements de dépistage des femmes non porteuses indemnes et d'évaluer le rôle des antécédents familiaux sur leurs pratiques de dépistage du cancer. Des données sur les pratiques de dépistage des cancers du sein et de l'ovaire ont été recueillies rétrospectivement auprès de 220 non-porteuses indemnes, sur des périodes allant jusqu'à 10 ans (moyenne = 4,3) depuis la divulgation du résultat de leur test génétique. Les analyses ont porté sur le recours à la mammographie, à l'échographie des seins, à l'imagerie par résonance magnétique (IRM) des seins, à l'échographie transvaginale et/ou pelvienne et au dosage du CA-125. Les résultats indiquent que les pratiques de dépistage des non-porteuses sont dans l'ensemble cohérentes avec les recommandations à l'intention des femmes de la population générale. Lorsque des participantes ont adopté un comportement de dépistage différent de ce qui serait attendu pour des femmes considérées à risque populationnel de cancer, ces pratiques ont été associées dans la plupart des cas à la présence d'antécédents familiaux de cancer du sein ou de l'ovaire. Les connaissances acquises dans ce projet seront utiles pour l'élaboration d'outils visant à répondre aux besoins et aux préoccupations des non-porteuses afin de favoriser une utilisation optimale des mesures de dépistage du cancer conformément à leur profil génétique, leur histoire familiale et leurs préférences.

Le cancer du sein est l'une des principales causes de décès par cancer chez les Canadiennes (1 sur 8 le développera au cours de sa vie et 1 sur 31 en décédera). Les études suggèrent que la majorité des cancers du sein se développent dans une faible portion de femmes ayant une susceptibilité génétique à la maladie. L'évaluation personnalisée de ce risque étant basée sur la conviction que la population peut se diviser en plusieurs groupes selon le risque génétique individuel inhérent, il est indispensable d'identier les acteurs responsables de cette susceptibilit é génétique pour pouvoir offrir, à ces femmes à risque, des mesures préventives adaptées à leur risque. Ainsi, depuis la découverte des gènes associés au cancer du sein, BRCA1 en 1994 et BRCA2 en 1995, d'énormes efforts ont été fournis an d'identier les éléments génétiques sous-jacents au risque du cancer du sein et de nombreuses autres mutations délétères ont été découvertes dans des gènes de susceptibilité tels que PTEN, PALB2 ou CHEK2. Malheureusement, malgr é les efforts engagés dans cette recherche, les gènes/loci de susceptibilité connus à ce jour n'expliquent qu'environ la moitié du risque génétique liée à cette maladie. Conscients des enjeux, de nombreux groupes d'études internationaux se sont associés en consortiums tels que le Breast Cancer Association Consortium (BCAC) ou le Consortium of Investigators of Modi ers of BRCA1/2 (CIMBA), an d'unir leur ressources pour l'identication de ce qu'on a appelé "l'héritabilité manquante" du cancer du sein. Plusieurs hypothèses ont été formulées quant aux sources de cette héritabilité manquante et, parmi ces hypothèses, nous en avons exploré deux. Dans un premier temps, nous avons testé l'hypothèse selon laquelle il resterait de nombreux variants génétiques communs de faible pénétrance à découvrir à travers une vaste étude d'association pangénomique réalisée dans le cadre de l'OncoArray Network. Dans un second temps, nous avons testé l'hypothèse selon laquelle des variants, plus rares mais de pénétrance plus forte, seraient à découvrir dans les régions codantes du génome, à travers l'évaluation du potentiel prédictif de ces variants via une approche innovante d'analyse de données d'exomes. Ainsi, nous avons pu démontrer la véracité de la première hypothèse par la découverte de 65 nouveaux locus associés à la susceptibilité au cancer du sein global. De plus, ces travaux ayant mis en lumière des besoins en terme d'assistance à l'analyse des signaux d'association, nous avons développé deux outils d'aide à la priorisation des variants génétiques humains. Enn, la seconde hypothèse a été testée à travers le développement d'une nouvelle méthodologie multi-étapes, combinant l'analyse de génotypes et d'haplotypes. Cette approche, mettant à prot la puissance de l'apprentissage machine, a permis d'identier des nouveaux marqueurs (variants individuels ou combinés dans des haplotypes) codants potentiellement associés au phénotype. Pour les locus de susceptibilité comme pour les gènes candidats identiés lors de l'analyse des données d'exomes, il sera indispensable de conrmer leur implication ainsi que l'ampleur de leurs effets sur des cohortes externes de grande taille et puis procéder à leur caractérisation fonctionnelle. Si ces derniers sont validés, ils pourront alors être intégrés aux outils actuels de prédiction du risque du cancer du sein et favoriser ainsi une prise en charge précoce et la prescription d'interventions thérapeutiques mieux adaptées pour les femmes à risque. / Breast cancer is one of the leading causes of death from cancer among Canadian women (about 1 in 8 Canadian women will develop breast cancer during her lifetime and 1 in 31 will die from the disease). Evidence suggests that most breast cancer cases develop in a small proportion of women with a genetic susceptibility to the disease. Since the personalized assessment of this risk is based on the certainty that women can be divided into several groups according to their inherent genetic risk, it is essential to identify the actors responsible for this genetic susceptibility to breast cancer in order to offer these at-risk women, personalized preventive measures. Thus, since the discovery of the associated genes BRCA1 in 1994 and BRCA2 in 1995, tremendous efforts have been made to identify the genetic components underlying breast cancer risk and many other deleterious mutations have been uncovered in susceptibility genes such as PTEN, PALB2 or CHEK2. Unfortunately, despite these efforts, the susceptibility genes/loci known to date only explain about half of the genetic risk associated with this disease. Acknowledging the challenges, many international groups have partnered in consortia such as the Breast Cancer Consortium (BCAC) or the Consortium of Investigators of Modiers of BRCA1/2 (CIMBA) to join their resources for the identication of what has been called breast cancer "missing heritability". Several hypotheses have been formulated as to the sources of this missing heritability and, among these hypotheses, we have explored two. First, we tested the hypothesis of many common low penetrance genetic variants still to be discovered through a large genome-wide association study conducted within the OncoArray Network. In a second step, we tested the hypothesis according to which rarer variants of higher penetrance, could be discovered in the coding regions of the genome, through the evaluation of the predictive power of these variants by an innovative approach of exomes data analysis. Thus, we were able to demonstrate the veracity of the rst hypothesis by the discovery of 65 new loci associated with overall breast cancer susceptibility. In addition, these studies having highlighted the need for assistance tools for prioritization analysis, we developed two softwares to help prioritize human genetic variants. Finally, we developed a new multi-step methodology, combining the analysis of genotypes and haplotypes in order to assess the predictive power of coding variants. This approach, taking advantage of the power of machine learning, enabled the identication of new credible coding markers (variants alone or combined into haplotypes), signicantly associated with the phenotype. For susceptibility loci as well as for candidate genes identied during the analysis of exome data, it will be essential to conrm their involvement and effect size on large external sample sets and then perform their functional characterization. If they are validated, their integration into current risk prediction tools could help promote early management and well-calibrated therapeutic interventions for at-risk women.

Plusieurs pathologies humaines sont associées à l'altération de l'expression ou de la fonction de facteurs de transcription GATA. L'hyperméthylation, l'hypoacétylation ou la surexpression des gènes GALA sont observées dans plusieurs types de cancers. Des mutations ponctuelles des gènes GATA sont aussi à l'origine de graves maladies congénitales. Plus de 60% des tumeurs du sein sont dépendantes des estrogènes et produisent elles-mêmes les hormones nécessaires à leur croissance. Cette production aberrante d'estrogènes est causée par la surexpression de l'enzyme aromatase, codée par le gène CYP19A1. L'utilisation ectopique dans les tumeurs du sein du promoteur PII du gène CYP19A1, normalement spécifique à l'ovaire et régulé par la voie de signalisation AMPc/PKA, est reconnue comme étant responsable de la surexpression de l'enzyme et de la production inappropriée d'estrogènes par les tumeurs. Les facteurs GATA sont impliqués dans la régulation du promoteur PII de CYP19A1 dans les gonades. J'ai démontré que GATA3 et/ou GATA4 sont exprimés dans plusieurs lignées cellulaires de cancer du sein. En réponse à l'activation de la voie de signalisation AMPc/PKA, GATA3/4 et le récepteur nucléaire LRH1 coopèrent de façon synergique pour moduler l'activité du promoteur PII dans les cellules de cancer du sein MCF-7. Ces résultats fournissent un nouveau mécanisme dépendant de GATA pour expliquer l'expression aberrante de l'enzyme aromatase dans les tumeurs du sein. Les mutations hétérozygotes connues de GATA4 ségrègent avec de graves défauts cardiaques congénitaux. GATA4 est un important régulateur du développement cardiaque mais aussi un marqueur précoce du développement gonadique. Toutefois, aucune des mutations connues de GATA4 n'affecte le développement ou la fonction gonadique des individus porteurs. L'effet des différentes mutations de ce facteur sur la régulation de l'expression de ses cibles gonadiques demeurait par contre inconnu. J'ai étudié cinq mutations différentes du facteur GATA4. J'ai démontré que certaines de ces mutations affectent significativement la fonction de GATA4 dans un contexte de régulation de l'expression de gènes gonadiques. Mes résultats démontrent que malgré l'absence d'un phénotype observable, la plupart des mutations de GATA4 réduisent significativement sa capacité d'activer l'expression de ses gènes cibles sans affecter sa capacité à se lier à l'ADN ou celle de recruter ses co-activateurs transcriptionnels. Dans l'ensemble, les résultats présentés dans ma thèse démontrent comment les facteurs GATA exprimés dans un contexte tumoral contribuent à l'expression aberrante de CYP19A1 dans les cellules cancéreuses du sein selon un mécanisme rappelant celui menant à l'expression gonadique de ce gène et d'autre part comment l'altération de la séquence peptidique du facteur GATA4, telle qu'observée dans de nombreuses malformations cardiaques congénitales, affecte la fonction de ce facteur de transcription dans la régulation de l'expression de ses cibles gonadiques.

Le réglage fin du programme de transcription nécessite l'interaction de plusieurs protéines et éléments d'ADN dans un environnement bien organisé. Nous avons proposé l'existence d'un équilibre de l'écosystème transcriptionnel, un modèle où les facteurs de transcription (TF) déclenchés par des stimuli contrôlent l'expression de cibles spécifiques, avec des conséquences pour l'environnement local. Pour nos études, nous nous sommes concentrés sur le cancer du sein (BRCA) positif au récepteur des œstrogènes (ER), où le maître TF ER alpha (ERα) est déclenché par les œstrogènes et contrôle la croissance, en tant que moteur clé de la progression du BRCA. En conséquence, les thérapies anti-œstrogènes limitent temporairement l'action des œstrogènes, mais une résistance survient invariablement, soulevant des questions sur les mécanismes potentiels impliqués dans la résistance aux anti-œstrogènes. Dans mon premier chapitre, j'ai montré que la surexpression du maître TF de la réponse au stress Heat shock Factor 1 (HSF1) est associée à la résistance aux anti-œstrogènes, à la dégradation de l'ERα et à la répression du programme transcriptionnel de l'ERα dans les cellules cancéreuses du sein. Fait intéressant, la réduction des niveaux de HSF1 rétablit l'expression de l'ERα et la réponse aux anti-œstrogènes, soutenant une anticorrélation entre les deux programmes transcriptionnels, une tendance également observée chez les patients BRCA. Dans mon deuxième chapitre, j'ai caractérisé un mécanisme pour expliquer le crosstalk entre HSF1 et ERα : la disponibilité cellulaire du chaperon moléculaire HSP70. HSP70 est un chaperon responsable du repliement des protéines et associé à la stabilité de HSF1 et ERα. De plus, il a été récemment confirmé que HSP70 agit comme un régulateur négatif de l'activité HSF1 au niveau de la chromatine. En conséquence, j'ai démontré que l'activation de l'ERα augmente le recrutement de HSP70 sur les promoteurs de gènes activés par HSF1, désengageant la transcription et induisant la formation de foyers HSF1, un marqueur de HSF1 inactif. Fait intéressant, l'inhibition de HSP70 bloque l'impact négatif de la voie des œstrogènes sur la réponse au stress. Collectivement, nos résultats soutiennent la relation intrinsèque de la diaphonie entre HSF1 et ERα, avec des conséquences sur la façon dont une cellule répondra aux stimuli environnementaux. / Fine tuning of the transcriptional program requires the interaction of multiple proteins and DNA elements in a well-organized environment. We proposed the existence of a transcriptional ecosystem equilibrium, a model where stimuli-triggered transcription factors (TFs) control the expression of specific targets, with consequences for the local environment. For our studies, we focused on Estrogen Receptor (ER)-positive breast cancer (BRCA), where the master TF ER alpha (ERα) is triggered by estrogens and controls growth, as a key driver for BRCA progression. Accordingly, antiestrogen therapies temporarily limit the action of estrogens, but resistance invariably arise, raising questions about potential mechanisms involved in antiestrogen resistance. In my first chapter, I showed that overexpression of the stress-response master TF Heat shock Factor 1 (HSF1) is associated with antiestrogen resistance, ERα degradation and repression of the ERα-transcriptional program in breast cancer cells. Interestingly, reduction of the HSF1 levels reinstates expression of the ERα and response to antiestrogens, supporting an anticorrelation between both transcriptional programs, a trend also seen in BRCA patients. In my second chapter, I characterized a mechanism to explain the crosstalk between HSF1 and ERα : the cellular availability of the molecular chaperone HSP70. HSP70 is a chaperone responsible for protein folding and associated with HSF1 and ERα stability. Also, it was recently confirmed that HSP70 acts as a negative regulator of HSF1 activity at the chromatin level. Accordingly, I demonstrated that activation of the ERα increases the recruitment of HSP70 on HSF1-activated gene promoters, disengaging transcription and inducing formation of HSF1 foci, a marker of inactive HSF1. Interestingly, inhibition of HSP70 blocks the negative impact of the estrogen pathway on the stress response. Collectively, our results support the intrinsic relation of the crosstalk between HSF1 and ERα, with consequences for how a cell will respond to environmental stimuli.

Thèse ou mémoire avec insertion d'articles. / L'expression des récepteurs hormonaux, incluant les récepteurs d'œstrogènes (ER) et de progestérone (PR), sont des facteurs importants pour prédire la réponse à la thérapie hormonale adjuvante (THA) chez les patients atteints de cancer du sein (BC). Ces récepteurs jouent un rôle clé dans la régulation de la croissance cellulaire et de la réplication dans les tumeurs positives aux récepteurs hormonaux (HR). La présence ou l'absence de ces récepteurs peuvent avoir un impact significatif sur la réponse THA. Malgré l'importance de leur expression, une réponse insuffisante peut survenir en raison d'un faible pourcentage de cellules ER positives dans les tumeurs. Les études précédentes ont accordé peu d'attention à aux tumeurs faiblement ER positives (1-9% de cellules positives) et au bénéfice de la THA chez les patients ayant ce type de tumeurs. Par conséquent, l'objectif de ce mémoire de maîtrise est de comparer les caractéristiques et les résultats cliniques des patientes ayant des tumeurs avec une expression ER négative, faiblement positive et fortement positive en fonction de la réception de THA. Nous avons réalisé une étude de cohorte rétrospective incluant 5879 patientes diagnostiquées et suivies au Centre des maladies du sein (CMS) du CHU de Québec-Université Laval. Le CMS maintient un registre local des patients suivis par les cliniciens du centre depuis 1975. Les patientes de l'étude ont été diagnostiquées et traitées entre janvier 1995 et janvier 2011 et suivies jusqu'en décembre 2011. Les résultats des modèles de régression de Cox ont montré que les taux de survie par cancer du sein et de survie globale à 15 ans étaient significativement plus faibles chez les patientes ayant des tumeurs avec une expression ER négative et faiblement positive comparativement aux patients ayant des tumeurs avec une expression fortement positive. Les patients ayant des tumeurs avec une expression ER fortement positive tirent avantage de la THA, tandis que les patients ayant des tumeurs avec une expression ER négative ou faiblement positive n'en tirent aucun bénéfice en terme de survie. Ces résultats suggèrent donc que la THA n'a pas d'impact significatif sur la survie des patients ayant des tumeurs avec une expression négative ou faiblement positive. Compte tenu des effets secondaires potentiels de la THA, le seuil actuellement recommandé pour la positivité ER pourrait être reconsidéré. Ces résultats peuvent aider les cliniciens à mieux personnaliser les traitements de leurs patientes atteintes de cancer du sein avec différents sous-types moléculaires. / The expression of hormone receptors, including estrogen (ER) and progesterone (PR) receptors, are important factors in predicting the response to adjuvant endocrine therapy (AET) in patients with breast cancer (BC). These receptors play a key role in regulating cell growth and replication in hormone receptor (HR) positive tumors. The presence or absence of these receptors can have a significant impact on the AET response. Despite the importance of their expression, insufficient response may occur due to a low percentage of ER-positive cells in tumors. Previous studies have paid little attention to weakly ER-positive tumors (1-9% positive cells) and the benefit of AET in patients with this type of tumor. Therefore, the objective of this master's thesis is to compare clinical characteristics and outcomes of patients with tumors with ER-negative, weakly ER-positive, and strongly ER-positive as a function of AET reception status. We carried out a retrospective cohort study including 5,879 patients diagnosed and followed at the Center des Maladies du Sein (CMS) of the CHU de Québec-Université Laval. CMS maintains a local registry of all patients followed by clinicians at the center since 1975. Patients in the study were diagnosed and treated between January 1995 and January 2011 and followed until the end of December 2011. Results from Cox regression models showed that 15-year breast cancer-specific and overall survival rates were significantly lower in patients with ER-negative and weakly ER-positive tumors when compared to patients with tumors with strongly ER-positive tumors. Patients with strongly ER-positive tumors benefit clearly from AET, while those with negative or weakly ER-positive tumors do not benefit from it in terms of survival. These results, therefore, suggest that AET has no significant impact on the survival of patients with ER-negative or weakly ER-positive tumors. Given the potential side effects of AET, the currently recommended threshold for ER positivity might be reconsidered. These findings may help clinicians better personalize treatments for their patients with different molecular BC subtypes.