Le récepteur Sigma 1 (SigR1) est une protéine transmembranaire du RE, enrichie dans les MAMs, qui agirait comme une chaperonne. Ubiquitaire, SigR1 est très exprimé dans le système nerveux central (SNC) et le foie. Dans le SNC, SigR1 est impliqué dans un grand nombre de maladies neurodégénératives mais aussi dans le mécanisme de la douleur et dans la dépression. SigR1 est aussi impliqué dans les cancers. Il est surexprimé dans de nombreuses tumeurs cancéreuses et particulièrement dans les tumeurs hormonodépendantes dans lesquelles son expression est corrélée au statut hormonal de la tumeur. Malgré sa très forte expression dans le foie, son rôle y est inconnu. Dans l’objectif de déterminer le rôle de SigR1 dans le foie nous étudions son expression dans les différents types de tumeurs hépatiques. SigR1 est significativement surexprimé dans les adénomes hépatocellulaires (HCA) et particulièrement le sous-type muté pour le gène HNF1α, les H-HCA. Les H-HCA sont des tumeurs hépatiques bénignes stéatosées majoritairement observées chez des femmes jeunes prenant des contraceptifs oraux (œstrogènes). Quelles sont les causes et les conséquences de cette surexpression dans les hépatocytes ? En utilisant des modèles cellulaires hépatocytaires (HepG2 et Huh7) et des souris KO pour le gène HNF1α nous mettons en évidence les résultats suivants. Les œstrogènes induisent l’expression de SigR1 via son récepteur nucléaire ERα. De même, l’inhibition d’HNF1α induit une surexpression de SigR1. Cette surexpression entraine une prolifération et une stéatose des hépatocytes, correspondant au phénotype des patientes atteintes de H-HCAs. / Sigma 1 receptor (SigR1) is a transmembrane protein of the RE, enriched in the MAMs, which would act like a chaperone. Although ubiquitous, SigR1 is especially expressed in the central nervous system (CNS) and the liver. In the CNS, SigR1 has been linked to neurodegenerative diseases and also pain and depression. SigR1 is also involved in cancer. SigR1 is overexpressed in many cancer tumors and especially in hormone dependent tumors where its expression is correlated to the hormonal status of the tumor. Although SigR1 is highly expressed in the liver, its role in this organ is unknown. Aiming at finding the role of this protein in the liver we analyze its expression in several liver tumors. SigR1 is significantly overexpressed in hepatocellular adenomas mutated for HNF1α gene, H-HCA. H-HCA are benign liver tumors with marked steatosis. They are mostly found in women taking oral contraceptives (estrogens). Why is SigR1 overexpressed in H-HCA ans what are the consequences of this overexpression? Using hepatocyte cellular models (HepG2 and Huh7) and mice that are KO for HNF1α gene, we found the following results. Estrogens induce the expression of SigR1 through its nuclear receptor ERα. HNF1α inhibition also induces its expression. This overexpression leads to an increase of the cell proliferation rate and steatosis. These effects resume H-HCA patients’ phenotype.

Les adénomes hépatocellulaires (AHC) sont des tumeurs bénignes rares dérivant de la prolifération d'hépatocytes et se développent dans un contexte hépatique par ailleurs normal, principalement chez des femmes suite à la prise de contraceptifs oraux. D'autres études ont identifié des facteurs de risque supplémentaires comme le syndrome métabolique et des mutations germinales d’HNF1α. Les travaux réalisés dans le laboratoire ont permis le classement des AHC en cinq sous-groupes : 1) les AHC-H avec des mutations inactivatrices du facteur de transcription HNF1α, 2) AHC-I avec une activation de la voie inflammatoire, 3) B-AHC portant des mutations activatrices du gène CTNNB1, codant pour la β-caténine 4) Sh-AHC avec une activation de la voie sonic hedgehog et 5) U-AHC sans altération moléculaire spécifique trouvée à ce jour. Les AHC montrent un faible risque de transformation maligne en carcinome hépatocellulaire (CHC). Le CHC est la deuxième cause de décès liés au cancer dans le monde entier, ce qui en fait un problème majeur de santé publique. Le CHC se développe dans 90% des cas sur un foie cirrhotique et est lié à une infection virale (VHB et HCV), à une consommation d'alcool et au syndrome métabolique. L'une des modifications génétiques les plus fréquentes dans les CHC est la réactivation de la télomérase (TERT), une enzyme clé nécessaire à la maintenance des télomères. Tout d'abord, dans nos travaux, nous avons cherché à établir une corrélation génotype-phénotype des AHC activés pour la β-caténine pour mieux comprendre l'hétérogénéité des tumeurs et le risque de transformation maligne. Notre étude a permis d'identifier trois sous-groupes d’AHC mutés CTNNB1 selon le type de mutation : mutations fortement, modérément et faiblement activatrices. De façon intéressante, chaque type de mutation présentait immuno marquage spécifique de la GS et un risque de transformation maligne diffèrent. En plus, nous avons identifié la mutation du promoteur de TERT comme un événement tardif au cours de la tumorigenèse nécessaire à la transformation des AHC-B en CHC. Deuxièmement, en raison de l’importance de la réactivation de TERT dans les tumeurs du foie, nous avons testé un nouveau traitement potentiel basé sur des oligonucléotides antisens conduisant à l’inhibition de l’expression transcriptionelle de TERT. En accord avec l'érosion progressive des séquences télomériques qui se produisent à chaque division cellulaire, nous avons pu observer un effet sur la prolifération cellulaire après traitement à long terme. Nous avons montré que les effets observés étaient liés au raccourcissement des télomères. De plus, nous avons identifié AAV2 comme un nouveau virus lié au développement de rares cas de CHC. Nos résultats sont soutenus par l'expansion clonale des cellules tumorales avec insertion virale, la surexpression des gènes insérés et l'insertion observée uniquement dans des gènes déjà connus pour être impliqués dans la tumorigenèse comme TERT, TNFSF10, MLL4, CCNA2 et CCNE1. En conclusion, dans nos études, nous avons affiné la classification des AHC, avec des possibles applications dans la prise en charge clinique des patients pour identifier le meilleur traitement selon le type de mutation et le risque de transformation maligne. De plus, nous avons obtenu des résultats prometteurs concernant l'utilisation de TERT comme cible thérapeutique. Cependant, des études supplémentaires sont nécessaires pour mieux évaluer les effets du traitement par ASO contre le TERT sur la physiologie cellulaire et les avantages possibles avec des combinaisons thérapeutiques. Enfin, nos résultats remettent en question la sécurité des thérapies génique basées sur l'AAV actuellement en cours, mais des études supplémentaires sont actuellement en cours au laboratoire pour comprendre les conséquences et les mécanismes impliqués dans de l'insertion virale. / Hepatocellular adenomas (HCA) are rare benign tumors deriving from proliferation of hepatocytes occurring in normal liver background mainly of female patients with history of oral contraceptive assumption. Further studies identified additional risk factors as metabolic syndromes and germline mutations. Works performed in the laboratory allowed the classification of HCA in five subgroups: 1) H-HCA with inactivating mutation of transcription factor HNF1α, 2) I-HCA with activation of the inflammatory pathway, 3) B-HCA carrying activating mutations of CTNNB1 gene, coding for β-catenin 4) Sh-HCA with activation of the sonic hedgehog pathway and 5) U-HCA with no specific alteration found to date. HCA show an average low risk of malignant transformation in hepatocellular carcinoma (HCC). HCC is the second cause of cancer-related deaths worldwide making it a major problem of public health. HCC development occurs in 90% of the cases on cirrhotic background and is linked to virus infection (HBV and HCV), alcohol intake and metabolic syndromes. One of the most frequent genetic alterations in HCC is the reactivation of TERT, a key enzyme necessary for telomeres maintenance. First, in our works we aimed to perform a correlation between genotype and phenotype of β-catenin activated HCA to better understand tumor heterogeneity and risk of malignant transformation. Our study allowed the identification of three subgroups of CTNNB1 mutated HCA according to the mutation type: highly, moderately and weakly activating mutations. Interestingly each type of mutation showed specific IHC staining for GS and risk of malignant transformation. Additionally we identified TERT promoter mutation as a late event in tumorigenesis necessary for HCA transformation in HCC with a significant correlation with CTNNB1 alterations. Second, due to the relevance of TERT reactivation in tumors, we tested a new potential treatment based on antisense oligonucleotides leading to TERT transcript ablation and lack of protein production. According to the slow erosion of the telomere sequences that occurs at each cell division, we were able to observe some effect on cell proliferation with long-term treatment. We showed that the observed effects were linked to telomere shortening. Further, we identified AAV2 as a new virus linked to tumor formation. Our results are supported by the clonal expansion of cells with viral insertion, overexpression of the inserted genes and insertion observed only in genes already known to be involved in tumorigenesis like TERT, TNFSF10, MLL4, CCNA2 and CCNE1. Taken together, in our studies we refined HCA classification, with possible direct applications in the clinical care of the patients in identifying the best treatment according to mutation type and risk of malignant transformation. Additionally we obtained promising results regarding using TERT as a therapeutic target. Still, additional studies are needed to better assess the effects of ASO treatment against TERT on cell physiology and possible advantages in using combination therapies. Finally, our findings challenge the safety of AAV based targeted therapies currently ongoing but additional studies to understand the effective consequences and mechanisms of viral insertion are object of current work in the laboratory.

Première partie: Les adénomes hépatocellulaires (AHC) sont des tumeurs bénignes qui se développent le plus souvent chez la femme jeune suite à la prise de contraceptifs oraux. Ils sont classés, sur le plan moléculaire, en: 1) AHC inflammatoires (AHCI), caractérisés par des mutations de différents gènes (IL6ST, GNAS ou STAT3) entrainant une activation de la voie de signalisation de l'interleukine 6; 2) les AHC avec mutations biallèliques inactivatrices d'HNF1A (H-AHC); 3) les AHC mutés pour CTNNB1 (bAHC) qui présentent un risque accru de transformation maligne et 4) les AHC non classés (UAHC). La glycogénose de type I (GSD I) est une maladie métabolique héréditaire rare qui prédispose au développement des AHC. Cependant les principales études moléculaires des AHC ont été réalisées sur des tumeurs sporadiques, et le profil moléculaire des AHC associée à la GSDI reste à déterminer.L'objectif de notre a été de caractériser, par des techniques de séquencage et de PCR quantitative, les altérations moléculaires d'une série d'AHC développés chez les patients atteints de GSD. Nous avons mis en évidence que le profil des AHC développés dans un contexte de GSDI était différent de celui des AHC sporadiques, avec aucun H-AHC et une tendance vers une augmentation de la fréquence des mutations de CTNNB1. Nous avons également observé que les foies non tumoraux des patients atteints de GSDI présentaient différentes anomalies métaboliques (répression de la néoglucogenèse et activation de la glycolyse et de la synthèse des acides gras) également retrouvées dans les H-AHC sporadiques. Ces anomalies sont d'autre connues pour favoriser la cancérogénèse. Notre étude a ainsi démontré que la GSDI prédisposait à des AHC de sous type moléculaire particulier, elle a également identifié diverses anomalies métaboliques observées dans les foies non tumoraux des patients atteints de GSDI qui pourraient contribuer au développement des tumeurs. Deuxième partie: Le carcinome hépatocellulaire (CHC), développé à partir des hépatocytes, est la tumeur maligne hépatique primitive la plus fréquente. Il représente le cinquième cancer le plus fréquent dans le monde et la troisième cause de mortalité liée au cancer. Il se développe dans environ 80% des cas dans un contexte d'hépatopathie chronique, sur parenchyme cirrhotique. Le processus de transformation maligne de la cirrhose en CHC est séquentiel, et passe par différentes étapes prénéoplasiques, comme les macronodules de bas ou haut grade. Il a récemment été mis en évidence que l'anomalie moléculaire la plus fréquente dans le CHC était les mutations du promoteur de TERT, gène codant pour la télomérase. Le but de notre étude a été d'étudier si ces mutations étaient également présente dans une série de 96 nodules développés sur cirrhose. Dans 31 cas, nous avons également déterminer le statut mutationnel de 10 gènes fréquemment mutés dans le CHC. L'ensemble des nodules a fait l'objet d'une relecture par 6 anatomopathologistes spécialisés en pathologie hépatique, et l'expression de marqueurs immunohistochimiques de malignité (Glypican 3, heat Shock protein 70, Glutamine Synthetase) a été évaluée. Nous avons identifié des mutations dans 6% des macronodules de bas grade, 20% des macronodules de haut grade, et dans environ 50% des nodules transformés en CHC. L’existence de mutations était corrélée à plusieurs critères morphologiques et immunohistochimiques de malignité. Aucune mutation dans un des 10 autres gènes fréquemment mutés dans le CHC n’a été retrouvée. Nos résultats démontrent que la fréquence des mutations du promoteur de TERT augmente au cours de la carcinogénèse hépatique, et qu’il s’agit d’une anomalie très précoce qui pourrait constituer un biomarqueur d'évaluation du risque de transformation des lésions prénéoplasiques développées sur cirrhose. / First Part: Hepatocellular adenomas (HCA) are benign tumors which most often develop in young women taking oral contraceptives. They are classified as : 1) inflammatory HCA (IHCA), characterized by mutations of genes (IL6ST, GNAS, STAT3) involved in the interleukin 6 pathway; 2) HCA with biallelic inactivating mutations of HNF1A (H-HCA) ; 3) CTNNB1 mutated HCA (bAHC), which harbour a high risk of malignant transformation and 4) unclassified HCA (UHCC). Glycogen storage disease type 1 (GSD1) is a rare hereditary metabolic disease that predispose to HCE development. The main molecular studies of HCA were pervformed on sporadic cases, and the molecular profile of HCA associated to GSDI remains to be investigated. The aim of our study was to characterize, by gene sequencing and gene expression profiling, a series of HCA developed in patients with GSD1. The molecular profile of GSD1 HCA was different to that of sporadic HCA, with a lack of H-HCA and a high frequency of b-HCA. We also observed that non tumoral livers of GSD1 patients featured several metabolic alterations (gluconeogenesis repression, glycolysis and fatty acid synthesis activation) that were also observed in sporadic H-HCA and may favor carcinogenesis. Alltogether, our study demonstrated that GSD1 predispose to particular HCA subtypes and the metabolic alterations observed in non tumorl liver of GSD1 patients may contribute to tumor formation. Second Part: Hepatocellular carcinoma (HCCIt is the fifth most frequent cancer and the third cause of cancer related death worldwide. If TERT promoter mutations are, so far, the most frequent recurrent molecular alterations of HCC, genetic determinants of the early steps of carcinogenesis on cirrhosis are still poorly understood. We aimed to evaluate the occurrence of telomerase reverse transcriptase (TERT) promoter mutations in a series of 96 macrondouels developed in a cirrhotic background. For 30 cases, 10 genes frequently mutated in HCC were also screeened. Six liver pathologists reviewed all the samples, and mmunohistochemistry (IHC) analyses were performed for glypican 3, glutamine synthase, and heat shock protein 70. TERT promoter mutations were highly related to the step-wise hepatocarcinogenesis because mutations were identified in 6% of low grade dysplastic nodules, 19% of high grade dysplastic nodules, 61% of high grade nodules with foci of transformation into HCC, and 42% of small HCC. Mutations in the 10 genes recurrently mutated in HCC were only identified in 28% of the small HCC. In conclusion, Frequency of TERT promoter mutations rapidly increases during the different steps of the transformation of premalignant lesions into HCC on cirrhosis. Consequently, somatic TERT promoter mutation is a new biomarker predictive of transformation of premalignant lesions into HCC.

In recent years laparoscopic liver surgery established itself into today’s standard of care regarding surgical liver treatment. It was a long way for minimally invasive liver resection to develop and popularize as it was accompanied by initial reservations and concerns. Some of these already had been clarified while other questions still remain and require further investigation in the complex field of laparoscopic liver surgery. Initial concerns with respect to oncological inferiority and technical inapplicability in contrast to open surgery treatment could have been disproved within the framework of retrospective studies. In contribution to that, the aim of the study was to compare the surgical results and postoperative outcomes of consecutive laparoscopic liver resections (LLR) and open liver resections (OLR) at the high-volume liver tumor center of Leipzig university hospital. Since common classification systems for open liver surgery cannot be applied for LLR, the introduction of specific difficulty scoring systems for LLR helps to assess and classify the complexity of minimal invasive liver resection. With an increase in experience, modification of hybrid surgery and the application of novel visualization techniques such as indocyanine green (ICG) staining or hyperspectral imaging (HSI), more challenging procedures were accomplished, that initially would have been contraindicated for the laparoscopic approach (e.g. perihilar cholangiocarcinoma (pCCA) requiring biliary reconstruction). During the years 2018 and 2019 42% of all liver resections were approached laparoscopically at the Leipzig University hospital. A retrospective data analysis of n=231 patients undergoing LLR or OLR for the years 2018 and 2019 was performed and previously determined variables were collected. As a primary outcome measure, the short-term surgical and postoperative outcome of patients receiving LLR (=LLR group) compared to the patient cohort being treated by open resection (=OLR group) was evaluated. All liver resections were executed or assisted by the same two surgeons. Prior to surgery, every case was reviewed in a multidisciplinary tumor-board meeting and primarily assessed for possible minimal invasive approach. Analysis for patient demographics, pathologic diagnosis, radiologic findings and peri- and intraoperative surgical data was carried out. For LLRs intraoperatively, ICG counter perfusion staining was used in anatomic liver resection and direct ICG tumor staining was employed for tumor demarcation. With respect to classification, the extent of OLR was graded according to the Brisbane 2000 terminology in minor and major resections, whereas LLRs were categorized by means of difficulty (in accordance with Ban et al. and Di Fabio et al.). For measurement of surgical complication and assessment of morbidity, the Clavien-Dindo classification was applied. OLR was performed in n=124 (57%) and LLR in n=93 (43%). From all minimally invasive treated patients, 79% were operated totally laparoscopic and 16% were laparoscopic-hand-assisted due to infeasible lesions in the posterosuperior segments 7, 8 and 4a. In 5 cases a conversion to open surgery was necessary because of inaccessibility, tumor infiltration or morbid obesity. 28% of patients had previous upper abdominal surgery, whereof 36% in the OLR group and 19% in the LLR group. Regarding patient demographics, the mean age was significantly higher in OLR and the sex ratio was in favor of men for both groups. Malignant tumor lesions comprised 77%, while 24% were benign lesions. In both groups this larger number of malignant oncologic operation remained valid. The most common benign indications comprised focal nodular hyperplasia (FNH) and liver adenomas. It was shown that patients with CCA and Colorectal liver metastases (CRLM) were predominantly treated by open surgery, while patients with HCC diagnosis received LLR to a greater extent. Concerning the type of liver resection, non-anatomical resections were the most frequent in the cohort with 47%, thereof 55% LLR and 40% OLR. Followed second most by anatomic right and left hemihepatectomies and third most by left lateral resections, which were predominantly performed in laparoscopic technique. On the other hand, extended resections and trisectionectomies were predominantly operated by OLR. Radical lymphadenectomy was performed to a greater extent during OLR. Results showed that the mean operative time was longer for OLR (341 minutes in median) compared to LLR (273 minutes in median). Also the mean length of hospital stay was shorter for LLR patients, as well as abdominal drains were placed to lesser extent in LLR compared to OLR. In regard to R0-resection, R0-rates were higher in LLR with 98% vs. 86% in OLR. Thereby being highest for CRLM resections, followed by HCC and CCA. Putting all liver resections into classification systems, it was found that of all open procedures, 52% had major and 48% underwent minor resection according to Brisbane 2000. From the LLR group, in accordance with Di Fabio et al. 39% were classified as laparoscopic major hepatectomies, comprising 44% laparoscopic traditional major hepatectomies (LTMH) and 56% laparoscopic posterosuperior major hepatectomies (LPMH), which were technically challenging. The difficulty index stated by Ban et al. was classified as low for 8% of all performed LLRs, intermediate for 45% and of high difficulty in even 47%. Relating to morbidity (=Clavien-Dindo 3b or greater), patients with LLR had significantly lower morbidity compared to OLR. The same applies for in-hospital mortality. Our data show that despite the high number of complex and high-difficulty-classified liver resections that were performed, morbidity and mortality rates were low. As mentioned before, R0 resection rate in the LLR group was better than in the OLR group, however, this was not a case matched study, so a direct comparison is not valid. But still the study could demonstrate that the high number of LLRs being performed at the Leipzig University hospital, did not impair R0-resection rates. With an overall hospital mortality rate of 5.9% in the cohort, good results were achieved. Particularly the low rate of 1% in the LLR group speaks for itself and confirms that the development of a minimal invasive liver resection program should be on the right track. The majority of patients in the LLR and OLR group received an oncologic resection, what also resembles the global attitude that minimally invasive techniques are not reserved for selected tumor entities. Still it should be emphasized, the indication for a liver resection should not be loosened just due to minimal invasive accessibility, especially in benign liver lesions. Nevertheless, in the study the majority of benign lesions was operated by LLR. A few patients diagnosed with CCA received LLR. Thereof predominantly iCCA cases were indicated for a minimal invasive approach without biliary duct reconstruction and satisfying short-term outcomes over OLR could be obtained. However, only one case of pCCA which required Roux-Y bile duct reconstruction was treated with LLR in the study group, so if laparoscopic surgery is capable to replace the open approach in terms of treatment strategies for pCCA remains questionable. Patients with CRLM represent the centerpiece of our study population, still only 13% received LLR. The main reason of applying OLR was the high tumor load requiring future liver remnant augmentation strategies. As liver resection is confirmed to be the approach of choice for patients with HCC in cirrhosis, it is not surprising that HCC diagnosis accounted for the major part of LLRS in our collective.:Vorbemerkung und Bibliographie, 3 Abkürzungsverzeichnis, 4 Einführung, 5 - 1. Development of minimal invasive liver surgery, 5 - 2. Prior concerns of LLR, 6 - 3. Benefits of laparoscopic surgery, 6 3.1 General advantages of minimal invasive surgery, 6 3.2 Specific benefits of applying LLR, 7 - 4. Indications for LLR, 7 4.1 Benign liver lesions, 8 4.2 Malignant liver lesions, 8 4.3 Liver transplantation, 9 - 5. Technical supplement, 9 5.1 Hybrid and hand-assisted techniques, 10 - 6. Classification systems, 11 6.1 Difficulty scoring, 11 6.2 Clavien-Dindo Classification ,12 - 7. Limitations of LLR, 12 - 8. Aim of the study, 13 Publikation, 14 Zusammenfassung, 26 Literaturverzeichnis, 30 Darstellung des eignen Beitrags, 34 Selbstständigkeitserklärung, 35

Les adénomes hépatocellulaires (AHC) sont des tumeurs hépatiques bénignes rares se développant chez la femme jeune suite à la prise de contraceptifs oraux et pouvant se compliquer d’hémorragie et de transformation maligne en carcinome hépatocellulaire (CHC). Une classification génotype/phénotype a mise en évidence trois groupes d’AHC : les AHC inactivés pour le facteur de transcription HNF1A, les AHC mutés pour la β-caténine et les AHC dit « inflammatoires » ayant une activation de la voie JAK/STAT. Nous avons identifiés des mutations activatrices du gènes GNAS, codant pour la sous unité alpha de la protéine Gs, dans un sous-groupe d’AHC inflammatoires ainsi que chez des patients avec des AHC et atteints d’un syndrome de McCune Albright, une maladie rare combinant des tumeurs endocriniennes, une dysplasie fibreuse osseuse et des taches cutanés café au lait. Cette découverte confirme les interactions entre la voie de l’AMP cyclique induite par les mutations GNAS et la voie JAK/STAT. Les CHC sont les tumeurs primitives du foie les plus fréquentes, survenant souvent sur un foie cirrhotique exposé à différents facteurs de risque comme l’hépatite B chronique, l’hépatite C chronique, l’alcool ou le syndrome métabolique. Le CHC est le résultat de l’accumulation d’altérations génétiques et épigénétiques. Premièrement, nous avons identifiés les mutations du promoteur de TERT (Telomerase reverse transcriptase) comme les altérations génétiques somatiques les plus fréquentes des CHC. Ces mutations ont été aussi retrouvées dans des lésions prénéoplasiques développées sur cirrhose suggérant leurs rôles précoces dans l’initiation tumorale et la transformation maligne. A l’inverse l’étude des mutations du promoteur de TERT et la réalisation de séquençage haut-débit dans les AHC et les transformation d’adénome en CHC nous a permis de disséquer les mécanismes de transformation maligne sur foie sain avec la présence de manière précoce d’une mutation de la β-caténine et dans un second temps l’apparition d’une mutation dans le promoteur de TERT. Par la suite, nous avons mis en évidence une signature moléculaire pronostique transcriptomique chez les patients avec CHC traités par résection hépatique. Cette signature moléculaire prédisant à la fois la récidive tumorale et le décès a été validée dans des cohortes de patients à l’étranger. Enfin, nous avons mise en évidence le rôle oncogénique de l’adeno-associated virus de type 2 dans la survenue de CHC sur foie sain via un mécanisme de mutagénèse insertionnelle dans des gènes clés de la carcinogénèse comme TERT, CCNA2, MLL4 ou TNFSF10. Ces résultats ont permit de mettre en évidence de nouveaux facteurs de risque viraux de survenue du CHC, d’identifier de nouvelles altérations génétiques impliquées dans la transformation maligne sur cirrhose et sur foie sain et permit de développer une signature moléculaire pronostique qui pourrait être utiliser dans le futur comme une aide à la stratification thérapeutique chez les patients atteint de CHC. / Hepatocellular adenomas (HCA) are rare benign liver tumors occuring in young women taking oral contraception and complications as haemorrhage or malignant transformation in hepatocellular carcinomes (HCC) could occur. A genotype/phenotype classification has defined different subgroups of tumors : HCA with inactivating mutations of HNF1A, HCA with activating mutations of β-catenin and inflammatory HCA with activation of the JAK/STAT pathway. We have identified activation mutations of GNAS, that codes for the alpha subunit of the Gs protein in a subgroup of inflammatory HCA and in patients with HCA and McCune Albright syndrom, a rare disease that combined endocrine tumor, bone fibrous dysplasia and « cafe au lait » skin macula. These findings highlight the crosstalk between the cyclic AMP pathway induced by GNAS mutation with the JAK/STAT pathway. HCC are the most frequent primary liver tumors worldwide and mainly occur on cirrhosis due to various risk factor as hepatitis B and C virus, alcohol consumption and metabolic syndrome. HCC is due to the accumulation of genetic and epigenetic alterations in the malignant hepatocytes. We have identified TERT (telomerase reverse transcriptase) promoter mutations as the most frequent somatic genetic alterations in HCC. These mutations were also found in cirrhotic premalignant nodules underlying their role in tumor initiation and malignant transformation. In contrast, the study of the different steps of malignant transformation of HCA into HCC using next generation sequencing and TERT promoter screening have shown that activatiing mutation of β-catenin is an early genetic alteration whereas TERT promoter mutation is required in a second step to promote a full malignant transformation. We have also identified a prognostic molecular signature, the 5-gene score, in patients with HCC treated by liver resection. The 5-gene score predicts tumor recurrence and disease specific survival and has been validated in different cohorts of patients worldwide. Finally, we have shown that adeno-associated virus type 2 is involved in liver carcinogenesis on normal liver through insertional mutagenesis in key cancer genes as TERT, CCNA2, MLL4 and TNFSF10. These results have underlined a new oncogenic virus involved in HCC development, identified new genetic alterations involved in malignant transformation on cirrhosis and normal liver and a new prognostic molecular signature that will help to guide treatment of patients with HCC in the future.

Les adénomes hépatocellulaires (AHC) sont des tumeurs bénignes rares qui se développent le plus souvent chez la femme jeune suite à la prise de contraceptifs oraux. Les complications principales sont l’hémorragie et plus rarement, la transformation maligne en carcinome hépatocellulaire (CHC). Des travaux récents ont permis d’identifier 3 groupes moléculaires principales d’AHC qui se définissent par (1) l’inactivation du facteur de transcription HNF1A (H-HCA), (2) l'activation de la voie Wnt/ß-caténine (bHCA) ou (3) la présence d’infiltrats inflammatoires (IHCA).Afin d’identifier les voies de tumorigenèse associées au développement d’AHC inflammatoires (IHCA), une analyse transcriptomique comparant des IHCA à des foies non tumoraux a été réalisée au laboratoire, ce qui a permis d’identifier dans ce groupe tumoral une activation de la voie IL-6/JAK/STAT3. Nous avons recherché de nouvelles altérations géniques et nous avons caractérisé le mécanisme d'activation de la voie IL-6/JAK/STAT dans les IHCA. Les conséquences fonctionnelles sur la voie STAT3 des différents mutants ont été analysées par une modélisation de leur expression dans des lignées hépatocellulaires. Par ailleurs, nous avons réalisé des études génomiques intégrées (analyse CGH-SNP, méthylome et séquençage exome) sur une large série de 250 AHC avec pour objectif d’affiner la classification moléculaire des AHC, d’identifier de nouveaux gènes altérés dans ces tumeurs et d’élucider les mécanismes de transformation maligne des AHC en CHC.Dans le groupe des IHCA, ces analyses nous ont permis d’identifier de nombreux oncogènes activés par mutation somatique ; de plus, trois de ces gènes n’avaient jamais été décrits comme étant mutés dans des tumeurs humaines. Nous avons identifié des mutations activatrices du récepteur à l’IL-6, gp130 dans 60% des IHCA. Nous avons aussi retrouvé des mutations de FRK, une src-like kinase, dans 10% des IHCA, du facteur de transcription STAT3 dans 5% des IHCA, du gène GNAS dans 5% des cas, et de la tyrosine kinase JAK1 dans 1% des cas. Toutes les mutations identifiées étaient somatiques, monoalléliques et mutuellement exclusives. Nous avons pu montrer, dans des systèmes de lignées cellulaires hépatocellulaires, que l'expression des formes mutées de ces gènes est capable d’activer la voie IL-6/STAT3 en absence du ligand IL-6, contrairement aux protéines sauvages. Nous avons identifié des inhibiteurs pharmacologiques qui permettent d’inhiber de façon spécifique ces mutants et qui pourraient être utilisés en clinique pour le traitement des IHCA.Grâce à une technique de CGH-SNP, nous avons identifié des événements récurrents de pertes et gains de chromosomes associés aux groupes moléculaires d’AHC. De façon similaire, l’étude de la méthylation dans les AHC a permis de mettre en évidence un pattern spécifique à chaque sous groupe. Nous avons montré que l’instabilité chromosomique augmente progressivement dans les lésions borderline et dans les CHC développés sur AHC comparés aux AHC classiques. Le séquençage exome de 5 transformations malignes de AHC en CHC a identifié un nombre plus important de mutations dans les AHC qui ont transformé comparé aux AHC classiques ; ce nombre est significativement augmenté dans la partie CHC des tumeurs. La comparaison de la partie bénigne et maligne des tumeurs a mis en évidence l'activation de ß-caténine comme un évènement précoce dans le processus de transformation et a révélé la présence de mutations somatiques fréquentes dans le promoteur de la télomèrase (TERT), identifiées principalement dans la partie maligne des tumeurs.En conclusion, cette étude a permis d’identifier des mécanismes distincts conduisant à l'activation de STAT3 dans les IHCA, renforçant le rôle de la voie JAK-STAT3 dans la tumorigenèse bénigne hépatocellulaire ainsi que le lien entre Src kinases et inflammation. Ces travaux ont permis d’affiner la classification moléculaire des AHC avec des corrélations étroites... / Hepatocellular adenomas (HCA) are rare benign tumors that develop most often in young women after taking oral contraception. The main complications are hemorrhage and rarely, malignant transformation to hepatocellular carcinoma (HCC). Recent work in the laboratory identified three main HCA molecular groups that are defined by (1) inactivation of the transcription factor HNF1A (H-HCA), (2) activation of the Wnt/ß-catenin pathway (bHCA) or (3) the presence of inflammatory infiltrates (IHCA).To identify tumorigenesis pathways associated with the development of inflammatory HCA (IHCA), a transcriptome analysis comparing IHCA to non-tumor liver was performed in the laboratory, leading to the identification of an activation of the IL-6/JAK/STAT3 pathway in these tumors. We sought new gene alterations and we characterized the activation mechanism of the IL-6/JAK/STAT pathway in IHCA. The functional consequences of the different mutants on the STAT3 pathway were analyzed by modeling their expression in hepatocellular cell lines. In addition, we performed integrated genomic studies (CGH-SNP analysis, methylome and exome sequencing) on a wide range of 250 HCA with the aim to refine the molecular classification of HCA, to identify new genes altered in these tumors and to elucidate the mechanisms of malignant transformation of HCA to HCC.In the group of the IHCA, we identified many oncogenes activated by somatic mutation; in addition, three of these genes were never been described as mutated in human tumors. We identified activating mutations in the IL-6 receptor gp130 in 60% of IHCA. We also found mutations in FRK, a src-like kinase, in 10% of IHCA, of the transcription factor STAT3 in 5% of IHCA, of the GNAS gene in 5% of cases, and of the tyrosine kinase JAK1 in 1% of the cases. All identified mutations were somatic and monoallelic and were mutually exclusive. We have shown in hepatocellular cell lines that the expression of mutated forms of these genes is able to activate the IL-6/STAT3 pathway in the absence of the IL-6 ligand, in contrast to wild-type proteins. We have identified pharmacological inhibitors that specifically inhibit the mutants and that could be used for the clinical treatment of IHCA.Using a CGH-SNP technique, we identified recurrent chromosomes gains and losses associated with the HCA molecular groups. Similarly, the study of methylation in HCA highlighted a specific pattern in each subgroup. We showed that chromosomal instability increases gradually in borderline lesions and in HCC developed on HCA compared to classical HCA. Exome sequencing of 5 malignant transformation of HCA to HCC identified a large number of mutations in the transformed HCA compared to classical HCA; and this number is significantly increased in HCC tumors counterpart. Comparison of benign and malignant tumors highlighted the activation of ß-catenin as an early event in the transformation process and revealed frequent somatic mutations in the promoter of the telomerase gene (TERT), identified mainly in the malignant part of tumors.In conclusion, this study has led to the identification of distinct mechanisms leading to the activation of STAT3 in IHCA, strengthening the role of the JAK-STAT3 pathway in benign hepatocellular tumorigenesis and the relationship between Src kinases and inflammation. This work helped to refine the molecular classification of HCA with tight correlations between genotype and phenotype, and led to advances in the identification of major genetic determinants involved in the process of malignant transformation.

Charakterisierung von Lebertumoren nach kontrastverstärkter Sonographie und digitaler Graustufenbestimmung Ziel: Die Charakterisierung fokaler Leberläsionen ist Bestandteil des klinischen Alltags und für Patienten von therapeutischer und prognostischer Relevanz. Auf diesem Gebiet wurde bisher die native Sonographie regulär eingesetzt. Eine sichere Artdiagnose bei unklaren Lebertumoren ist jedoch nur selten möglich. Die Einführung der kontrastmittelverstärkten Sonographie hat die differentialdiagnostischen Optionen erweitert. Ziel dieser Studie war es, den Nutzen des kontrastmittelverstärkten Ultraschalls und der anschließenden digitalen Graustufenanalyse bei fokalen Leberläsionen zu bewerten. Methodik: In einer prospektiven Studie wurde bei 50 Patienten mit CT oder MRT gesicherten Lebertumoren eine Sonographie des Oberbauches in nativer Sonographie und in Phaseninversionstechnik mit intravenöser Gabe des Ultraschallkontrastmittels SonoVue® durchgeführt. Nach Kontrastmittelgabe wurden über 120 s digitale Standbilder akquiriert. Mittels Software ermittelte man den dynamischen Graustufenverlauf für jeden einzelnen Tumor. Es folgte der Vergleich der einzelnen bildgebenden Modalitäten untereinander. Ergebnisse: Der Anteil der artdiagnostisch korrekten Zuordnungen belief sich in der CT bzw. MRT auf 78% und in der nativen Sonographie auf 60%. Mit Hilfe des kontrastmittelverstärkten Ultraschalls konnte er auf 86% gesteigert werden. Die digitale Graustufenanalyse lieferte für die einzelnen Tumorentitäten charakteristische Kurvenverläufe. Hierbei erwiesen sich die Zeitpunkte 20 s und 100 s nach Kontrastmittelgabe für die artspezifische Charakterisierung und für die Differenzierung in benigne und maligne Tumoren als optimal. Schlussfolgerung: Die kontrastmittelverstärkte Sonographie und deren digitale Graustufenbestimmung bilden eine Ergänzung der bisherigen Diagnostik von Lebertumoren und ermöglichen eine bessere Charakterisierung der Herde. Dies sollte in zusätzlichen Studien evaluiert werden. / Characterization of Hepatic Tumors with Contrast-enhanced Ultrasound and Digital Gray-Scale Analysis Purpose: The characterization of liver tumors is of therapeutic and prognostic relevance. Although ltrasound offers the opportunity to detect hepatic tumors, its previous techniques did not lead towards a definitve differentiation. The purpouse of this study was the evaluation of contrast enhanced ultrasound followed by quantitative digital analysis in patients with focal hepatic tumors. Materials and Methods: In a prospective stuy, 50 patients with liver tumors previously detected by CT or MRI were examined by ultrasound of the upper abdomen using conventional and phase inversion technique after intravenous application of an ultrasound contrast agent. Digital images were stored over 120 s and software powerd digital gray-scale curves were produced for each individual lesion. Results: While the percentage of tumors correctly characterised by CT/MRI amounted to 78%, the percentage increased from 60% using conventional ultrasound to 86% using contrast enhanced ultrasound including gray-scale analysis. Typical graphs were achieved for different tumor entities on digital gray-scale analysis. Time intervals at 20 and 100 seconds showed optimal for differantiation between particualar entities. Conclusion: Quantification of contrast enhanced ultrasound is an addition to the previous diagnostic procedure in hepatic tumors. It offers the possibility of an investigator-independent characterization of lesions and should be evaluated in further studies.