Les tumeurs cortico-surrénaliennes bénignes et malignes sont associées à une morbidité élevée résultant de l’hypersécrétion des hormones cortico-surrénaliennes, retrouvée chez près de 60% des patients. Au delà des perturbations endocrines, les carcinomes cortico-surrénaliens (CCS) sont des tumeurs de mauvais pronostic avec 16 à 38% de survie à 5 ans. Cette agressivité résulte à la fois de la présence de métastases chez de nombreux patients, au moment du diagnostic (30 à 40% des cas) et de l’absence d’approches thérapeutiques, au delà de la résection chirurgicale de la tumeur primaire. Au début de ma thèse, les mécanismes moléculaires impliqués dans le développement des tumeurs bénignes et malignes de la cortico-surrénale, étaient largement méconnus. L’activation anormale de la voie de signalisation Wnt/ßcaténine dans 48% des tumeurs bénignes et 37% des tumeurs malignes, suggérait que cette voie pouvait, comme dans d’autres tissus, participer au développement tumoral dans la cortico-surrénale. Afin de confirmer cette hypothèse, nous avons développé et caractérisé un modèle de souris transgéniques dans lesquelles la ßcaténine est constitutivement activée, spécifiquement dans le cortex surrénalien (souris ∆Cat). Grâce à ces souris, nous avons démontré pour la première fois que la ßcaténine agit comme un oncogène dans la cortico-surrénale, mais que son activation constitutive ne suffit pas à déclencher systématiquement le développement de tumeurs malignes. Chez plus de 90% des patients, la formation des CCS est associée à la surexpression du facteur de croissance IGF2. Grâce à des modèles de souris transgéniques qui surexpriment Igf2, nous avons pu montrer que cette surexpression n’a que peu d’effet sur l’initiation ou la progression tumorale, suggérant que d’autres altérations sont requises pour favoriser la transition maligne. Des résultats préliminaires encourageants suggèrent que la surexpression de l’histone méthyl-transférase EZH2 et les altérations épigénétiques résultantes, pourraient être la clé du développement des CCS. Parallèlement, nous avons montré que l’activation constitutive de la ßcaténine conduit au développement d’un hyperaldostéronisme primaire chez les souris ∆Cat, suggérant que l’activation de la voie Wnt/ßcaténine pourrait participer à la formation d’adénomes surrénaliens producteurs d’aldostérone (APA) chez les patients. Effectivement, nous avons mis en évidence que l’activation constitutive de la ßcaténine est l’altération moléculaire la plus fréquente dans les APA, avec une prévalence de 68%. Des analyses in vitro m’ont permis de montrer que la ßcaténine stimule la production d’aldostérone en contrôlant directement et indirectement l’expression de deux enzymes clés de la synthèse d’aldostérone – CYP21 et CYP11B2 – et du récepteur à l’angiotensine II (le sécrétagogue naturel de l’aldostérone), AT1R. Nous avons par ailleurs montré que la production excessive d’aldostérone chez les souris ∆Cat, pouvait être maîtrisée par un régime enrichi en quercétine, un inhibiteur naturel de l’activité transcriptionnelle de la ßcaténine. L’ensemble de ces résultats démontre l’importance de la voie Wnt/ßcaténine dans la tumorigenèse surrénalienne et dans l’hypersécrétion d’aldostérone ce qui fait d’elle une nouvelle cible thérapeutique potentielle. / Benign and malignant adrenocortical tumours are associated with a high morbidity caused by the hypersecretion of adrenocortical hormones found in approximately 60% of patients. Moreover, adrenocortical carcinomas (ACC) have poor prognosis with a 5 years survival rate of 16 to 38%. This aggressiveness results from both the presence of metastases at diagnosis in most patients (30 to 40% of cases) and the absence of therapeutic approaches apart from surgical resection of primary tumours. At the start of my thesis, the molecular mechanisms involved in the development of benign and malignant adrenocortical tumours were largely unknown. Abnormal activation of the Wnt/ßcatenin pathway found in 48% of benign tumours and 37% of malignant tumours suggests that as in other tissues, this pathway could participate in tumour development in the adrenal cortex. To confirm this hypothesis, we developed and characterized a transgenic mouse model with constitutive activation of ßcatenin, specifically in the adrenal cortex (∆Cat mice). With this model, we demonstrated for the first time that ßcatenin acted as an adrenocortical oncogene but that this activation was insufficient to systematically induce the development of adrenocortical carcinomas. In almost 90% of patients, CCS formation is associated with the overexpression of the growth factor IGF2. However, the development of a model of Igf2 overexpression in transgenic mice, allowed us to demonstrate that this overexpression could not initiate tumour formation and that it had a mild effect on tumour progression. This suggested that other alterations were necessary for malignant progression. Our encouraging preliminary results suggest that upregulation of the histone methyltransferase EZH2 and the resulting epigenetic defects could be the cause of ACC development. In parallel, we demonstrated that constitutive ßcatenin activation induced primary hyperaldosteronism development in ∆Cat mice suggesting that aberrant activation of the Wnt pathway could be involved in formation of aldosterone-producing adenomas (APA) in patients. Indeed, we showed that constitutive activation of ßcatenin was the most frequent molecular alteration in APA with a prevalence of 68%. In vitro analysis allowed us to demonstrate that ßcatenin stimulates aldosterone production by controlling directly and indirectly the expression of two key enzymes of aldosterone synthesis –CYP21 and CYP11B2- and of the angiotensin II receptor, AT1R. Furthermore, we showed that excessive aldosterone production in ∆Cat mice could be controlled by a diet enriched in quercetin, a natural inhibitor of the transcriptional activity of ßcatenin. Altogether these results demonstrate the essential role of the Wnt/ßcatenin pathway in adrenocortical tumorigenesis and aldosterone secretion. Consequently, this pathway could be a new potential therapeutic target for the treatment of most adrenal tumours.

Les carcinomes de la cortico-surrénale (CCS) sont des tumeurs de mauvais pronostic et les thérapies sont encore limitées. La chirurgie reste à ce jour le seul traitement efficace. La compréhension des mécanismes de la tumorigenèse cortico-surrénalienne et l'identification des gènes et des voies de signalisation impliquées sont nécessaires pour identifier de nouvelles cibles thérapeutiques. Ces dernières années, plusieurs études de génomique ont été réalisées sur des cohortes indépendantes de CCS et ont mis en évidence l'existence de deux groupes de CCS ayant des profils d’expression génique particuliers et associés à des pronostics de survie différents. Il a aussi été identifié de fréquentes mutations touchant les gènes TP53 et CTNNB1 (β-caténine). De plus, l'activation aberrante de la voie WNT/β-caténine est associée au groupe des CCS agressifs. Enfin, des analyses des altérations génomiques par puce SNP et le séquençage de l’exome de cohortes de CCS a permis de préciser les fréquences des mutations de TP53 (~18%) et CTNNB1 (~14%) mais a aussi mis en évidence des mutations et des délétions homozygotes au niveau du gène ZNRF3 (Zinc And Ring Finger 3) dans environs 20% des CCS. ZNRF3 a été montré comme jouant un rôle de régulateur négatif de la voie WNT/β-caténine. Par conséquent, la voie de signalisation WNT/β-caténine est la voie la plus fréquemment altérée dans les CCS (~40%). L’objectif de mon projet était d’étudier comment l’activation constitutive de la voie WNT/β-caténine pouvait participer à la tumorigenèse cortico-surrénalienne, puis d'essayer de comprendre plus spécifiquement le rôle des altérations de ZNRF3 dans le développement et/ou l'agressivité des CCS. En combinant des analyses de transcriptomes de modèles cellulaires et de cohortes de CCS, nous avons établi une signature robuste cortico-surrénalienne de l'activation de la voie WNT/β-caténine. Parmi les gènes de cette signature, nous avons montré que AFF3 était une cible transcriptionnelle de la β-caténine et qu'il était capable de transmettre en partie les effets oncogèniques de la voie WNT/β-caténine dans les cellules cortico-surrénaliennes. En effet, son invalidation entraîne l'apoptose et diminue la prolifération des cellules cortico-surrénaliennes à l'image de l'invalidation de la β-caténine. La surexpression d’AFF3 altère l’organisation des speckles nucléaires et la localisation de CDK9/CyclinT1 impliqués respectivement dans l'épissage des ARNm et la transcription des gènes. ZNRF3 est le gène le plus fréquemment altéré dans les CCS alors qu'il l'est très peu dans les autres types de cancers. ZNRF3 est une E3 ubiquitin ligase qui entraîne l'internalisation et la dégradation des récepteurs Frizzleds de la voie WNT. Nous avons montré que ZNRF3 agit bien comme un gène suppresseur de tumeur dans les cellules cortico-surénaliennes humaines H295R. En effet la surexpression de ZNRF3 diminue la prolifération et augmente l’apoptose cellulaire de ces cellules. Nous avons aussi montré qu'à l'image d'autres régulateurs négatifs de la voie WNT comme AXIN2, ZNRF3 est un gène cible de la voie WNT/β-caténine dans la corticosurrénale. De manière intéressante, les altérations du gène ZNRF3 ne sont pas retrouvées dans des tumeurs présentant une forte activation de la voie de signalisation WNT/β-caténine, suggérant l'implication d'autres voies de signalisation. Nous avons identifié des partenaires protéiques de ZNRF3 par des expériences d'immunoprécipitation / spectrométrie de masse. Nous avons montré que ZNRF3 interagit avec la sous unité catalytique de la pompe NA+/K+, ATP1A1. Cette interaction altère le fonctionnement de la pompe NA+/K+ conduisant à des modifications du flux de Ca2+ intracellulaire. L'ensemble de ces travaux a permis de mieux comprendre comment la voie WNT/β-caténine participe à l'agressivité des cancers de la corticosurrénale et de montrer qu'AFF3 est essentiel pour les effets oncogéniques de cette voie. (...) / Adrenocortical carcinomas are rare tumors with poor prognostic and limited therapy. Up to now, surgery remains the only curative therapy. A better understanding of tumor biology and molecular prognostic factors would help to select relevant therapeutic targets and to develop innovative therapeutic strategies. In the last years, different genomic studies on independent cohorts of ACC have identified two subgroups of cancers with two distinguished profiles of genes expression and two different survival rates. Frequents alterations of CTNNB1 and TP53 are identified in ACC. Moreover, aberrant activation of WNT/β-catenin pathway in ACC is associated with lower overall survival. Using a combination of genomic approaches, we and others have recently analyzed independent cohorts of ACC. These works confirmed recurrent alterations in CTNNB1 (~14%) and TP53 (~18%), but also revealed new loci not previously reported to be altered in ACC. Strikingly, ZNRF3 (zinc and ring finger 3) was the most frequently altered gene (~20%). ZNRF3 encodes a protein that acts as a negative regulator of Wnt/β-catenin pathway. The Wnt/β-catenin pathway represents the most frequently altered pathway in ACC (~40%). The aim of my project was to study how the aberrant activation of WNT/β-catenin pathway could participate to adrenal tumorigenesis and then to identify more specifically the role of ZNRF3 alterations in development/aggressiness of ACC. By a combination of transcriptomic analysis on two cohorts of ACC and on H295R adrenocortical cells, we identified a list of genes whose expression is correlated to the WNT/β-catenin activation. Among these genes, we show that AFF3 is essential to mediate the effect of activation the WNT/β-catenin pathway in adrenocortical cancer. Indeed, AFF3 is a direct target gene of β-catenin and its silencing in H295R adrenocortical cells induces a decreased cell proliferation and an increased apoptosis similar to that induced by β-catenin silencing. Moreover, AFF3 overexpression altered the structure of nuclear speckles and the localization of CDK9/CyclinT1, which are respectively involved in mRNA splicing and transcription. ZNRF3 (zinc and ring finger 3) was the most frequently altered gene (20%) in ACC. ZNRF3 had never been frequently associated with other tumour types. ZNRF3 encodes a protein that had been described as cell-surface transmembrane E3 ubiquitin ligases, acting as negative regulators of Wnt/β-catenin signaling, by promoting the degradation of Wnt ligand receptors (Frizzled receptors). We show that ZNRF3 act as a tumor suppressor gene in adrenocortical cell line H295R. Indeed the overexpression of ZNRF3 decreases cell proliferation and increases apoptosis. We demonstrate also that ZNRF3 is a target gene of WNT/β-catenin pathway. ZNRF3 alterations have less effect on expression of WNT/β-catenin target genes than CTNNB1 mutations in ACC. Moreover, our results with ZNRF3 overexpression in H295R adrenocortical cells suggest that ZNRF3 is also involved in βcatenin independant-pathway(s) to mediate its effects on apoptosis. Using mass spectrometry analysis, we identified that ZNRF3 interacts with ATP1A1 (ATPase Na+/K+ Transporting Subunit Alpha 1), affecting the activity of the Na+/K+ ATPase pump in adrenocortical cells. These results provide a better understanding of the biological process of WNT/βcatenin pathway activation in ACC with AFF3 as new target of this pathway. Moreover, our data provide insight into the tumor suppressor role of ZNRF3 in ACC and uncovers an additional role of ZNRF3 on Na+/K+ ATPase pump activity.

Les tumeurs cortico-surrénaliennes bénignes et malignes sont associées à une morbidité élevée résultant de l'hypersécrétion des hormones cortico-surrénaliennes, retrouvée chez près de 60% des patients. Au delà des perturbations endocrines, les carcinomes cortico-surrénaliens (CCS) sont des tumeurs de mauvais pronostic avec 16 à 38% de survie à 5 ans. Cette agressivité résulte à la fois de la présence de métastases chez de nombreux patients, au moment du diagnostic (30 à 40% des cas) et de l'absence d'approches thérapeutiques, au delà de la résection chirurgicale de la tumeur primaire. Au début de ma thèse, les mécanismes moléculaires impliqués dans le développement des tumeurs bénignes et malignes de la cortico-surrénale, étaient largement méconnus. L'activation anormale de la voie de signalisation Wnt/ßcaténine dans 48% des tumeurs bénignes et 37% des tumeurs malignes, suggérait que cette voie pouvait, comme dans d'autres tissus, participer au développement tumoral dans la cortico-surrénale. Afin de confirmer cette hypothèse, nous avons développé et caractérisé un modèle de souris transgéniques dans lesquelles la ßcaténine est constitutivement activée, spécifiquement dans le cortex surrénalien (souris ∆Cat). Grâce à ces souris, nous avons démontré pour la première fois que la ßcaténine agit comme un oncogène dans la cortico-surrénale, mais que son activation constitutive ne suffit pas à déclencher systématiquement le développement de tumeurs malignes. Chez plus de 90% des patients, la formation des CCS est associée à la surexpression du facteur de croissance IGF2. Grâce à des modèles de souris transgéniques qui surexpriment Igf2, nous avons pu montrer que cette surexpression n'a que peu d'effet sur l'initiation ou la progression tumorale, suggérant que d'autres altérations sont requises pour favoriser la transition maligne. Des résultats préliminaires encourageants suggèrent que la surexpression de l'histone méthyl-transférase EZH2 et les altérations épigénétiques résultantes, pourraient être la clé du développement des CCS. Parallèlement, nous avons montré que l'activation constitutive de la ßcaténine conduit au développement d'un hyperaldostéronisme primaire chez les souris ∆Cat, suggérant que l'activation de la voie Wnt/ßcaténine pourrait participer à la formation d'adénomes surrénaliens producteurs d'aldostérone (APA) chez les patients. Effectivement, nous avons mis en évidence que l'activation constitutive de la ßcaténine est l'altération moléculaire la plus fréquente dans les APA, avec une prévalence de 68%. Des analyses in vitro m'ont permis de montrer que la ßcaténine stimule la production d'aldostérone en contrôlant directement et indirectement l'expression de deux enzymes clés de la synthèse d'aldostérone - CYP21 et CYP11B2 - et du récepteur à l'angiotensine II (le sécrétagogue naturel de l'aldostérone), AT1R. Nous avons par ailleurs montré que la production excessive d'aldostérone chez les souris ∆Cat, pouvait être maîtrisée par un régime enrichi en quercétine, un inhibiteur naturel de l'activité transcriptionnelle de la ßcaténine. L'ensemble de ces résultats démontre l'importance de la voie Wnt/ßcaténine dans la tumorigenèse surrénalienne et dans l'hypersécrétion d'aldostérone ce qui fait d'elle une nouvelle cible thérapeutique potentielle.