Le cancer du sein est une maladie hétérogène définie actuellement par plusieurs sous-types classés
en fonction de leurs profils d'expression génique et reliés à différentes altérations moléculaires et
options thérapeutiques. Les tumeurs luminales, exprimant le récepteur des oestrogènes alpha
(ERa), sont traitées par des thérapies endocriniennes. Les tumeurs HER2+ bénéficient également
de traitement par des médicaments ciblant ce récepteur. Cependant, les tumeurs de types basal-like,
molecular apocrine et claudin-low, sont principalement traitées par chimiothérapie à défaut de
cibles thérapeutiques. Les différents sous-types moléculaires du cancer du sein sont supposés
provenir d'un blocage de la différenciation épithéliales mammaires à différents stades. Les tumeurs
luminales, HER2+ et basal-like sont caractérisées par un phénotype épithélial, alors que les tumeurs
claudin-low se distinguent par un phénotype mésenchymateux moins différencié. Jusqu'à présent,
les facteurs de transcription qui dictent l'identité épithéliale des tumeurs mammaires et les
mécanismes sous-jacents de la spécification des sous-types de cancer du sein restent
imparfaitement compris.
Dans cette étude, nous montrons que le facteur de transcription (FT) Grainyhead-like 2 (GRHL2)
agit en tant que gardien et régulateur principale de phénotype épithélial des lignées cellulaires du
cancer du sein. La surexpression de GRHL2 dans des cellules cancéreuses du sein claudin-low
induit une transition mésenchymateuse à épithéliale en induisant directement l'expression de
plusieurs FT épithéliaux, cofacteurs et microARNs et par interférence avec d'autres voies de
signalisation. La surexpression de GRHL2 dans les cellules MDA-MB-231 a entraîné l'ouverture
de la chromatine et l'activation transcriptionnelle des gènes cibles tels que les inhibiteurs de l’EMT
OVOL1 et OVOL2, réprimés dans les cellules mésenchymateuses. De plus, nous avons identifié
le marqueur de type basal-like VGLL1, un cofacteur des TEADs, en tant que nouveau cofacteur de
GRHL2, qui médie une partie des effets de GRHL2 dans les cellules MDA-MB-468. L'axe
GRHL2/VGLL1 oppose les effecteurs de la voie de signalisation Hippo YAP / TEADs, qui sont
dérégulés dans de nombreux cancers, et inhibe l'activation de certains de leurs gènes cibles
impliqués dans la progression tumorale et les métastases.
Dans la deuxième partie de notre étude, nous avons identifié, par une analyse de corrélation génique
dans plusieurs jeux de données transcriptomiques de tumeurs du sein, un cluster de gènes
hautement corrélés et spécifiquement exprimés dans les tumeurs basal-like, incluant FOXC1,
VGLL1, BCL11A, GABRP, SOX6/8/10 et ELF5. Nous avons montré que la surexpression de
FOXC1 dans des cellules épithéliales et mésenchymateuses active des voies de signalisation et
induit l’expression de gènes enrichis dans les tumeurs basal-like, y compris le marqueur de type
basal-like C1orf106, quoique ces effets soient largement spécifiques du contexte cellulaire. D’un
autre côté, nous avons montré que les FT luminaux ERa, FOXA1 et GATA3 répriment directement
l'expression des marqueurs de type basal-like VGLL1 et GABRP dans les cellules luminales
MCF7.
Ces études permettent de mieux comprendre le rôle et les mécanismes de la régulation
transcriptionnelle par GRHL2 et ont identifié de nouveaux gènes cibles de VGLL1 et de FOXC1
dans les cellules cancéreuses du sein. Étant donné que les sous-types de cancer du sein sont liés à
des aberrations génétiques affectant de manière distincte les patrons d'expression des gènes,
l’identification des réseaux de régulation transcriptionnels spécifiques à chaque sous-type et une
meilleure compréhension de l'impact de leur dérégulation sur les phénotypes tumoraux peuvent
conduire à la découverte de nouvelles cibles thérapeutiques spécifiques à chaque sous-type. / Breast cancer is a heterogenous disease currently defined by several subtypes that have been
identified based on gene expression profiling and are related to different molecular alterations and
clinical outcomes. Luminal tumors, expressing estrogen receptor alpha (ERa), are treated with
endocrine therapies. HER2-enriched tumors also benefit from treatment with drugs targeting this
receptor. However, basal-like, molecular apocrine and claudin-low tumors, lacking the expression
of specific molecular targets, are mainly treated by chemotherapy. Breast cancer molecular
subtypes are thought to be originated from a block of mammary epithelial cell differentiation at
different stages. Luminal, HER2-enriched and basal-like tumors are characterized by an epithelial
phenotype, however claudin-low tumors are distinguished by a less differentiated mesenchymal
phenotype. Until now, transcription factors that dictate the epithelial identity of breast tumors and
that underlie breast cancer subtype specification have not been well characterized.
Here, we show that the transcription factor (TF) Grainyhead-like 2 (GRHL2) is a gatekeeper and a
master regulator of the epithelial phenotype of breast cancer cell lines. GRHL2 overexpression in
claudin-low breast cancer cells induces mesenchymal to epithelial transition by directly
upregulating the expression of several epithelial TFs, cofactors and microRNAs and by crosstalk
with other signaling pathways. GRHL2 overexpression in MDA-MB-231 cells resulted in
chromatin opening and transcriptional activation of direct target genes such as the EMT inhibitors
OVOL1 and OVOL2, repressed in mesenchymal cells. In addition, we uncovered the basal-like
marker VGLL1, a TEAD cofactor, as a novel cofactor of GRHL2, which mediates part of GRHL2
effects in MDA-MB-468 cells. The GRHL2/VGLL1 axis counteracts the downstream effectors of
the Hippo signaling pathway YAP/TEADs, which are deregulated in many cancers, and inhibits
the activation of some of their target genes implicated in tumor progression and metastasis.
In the second part of our study, we identified by performing gene correlation analysis in large
transcriptome datasets of breast tumors a cluster of highly correlated genes specifically expressed
in basal-like tumors, comprising FOXC1, VGLL1, BCL11A, GABRP, SOX6/8/10 and ELF5. We
showed that FOXC1 overexpression in both mesenchymal and epithelial cells upregulates basallike
signaling pathways and markers such as the basal-like marker C1orf106, although with little
overlap indicating context-dependent gene regulation. Conversely, we showed that luminal TFs
ERa, FOXA1 and GATA3 directly repress the expression of basal-like markers VGLL1 and
GABRP in MCF7 luminal cells.
These studies help to better understand the role and the mechanisms of transcriptional regulation
by the epithelial transcription factor GRHL2 and identified previously unknown targets of basallike
transcription factor FOXC1 and cofactor VGLL1 in breast cancer cells. As breast cancer
subtypes are linked to genetic defects differentially affecting gene expression patterns, the
characterization of relevant subtype-specific transcriptional regulatory networks and better
understanding of the impact of their deregulation on the tumor phenotype may lead to the discovery
of new therapeutic strategies specific to each subtype.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:umontreal.ca/oai:papyrus.bib.umontreal.ca:1866/28040 |
| Date | 12 1900 |
| Creators | Haidar, Salwa |
| Contributors | Mader, Sylvie |
| Source Sets | Université de Montréal |
| Language | English |
| Detected Language | French |
| Type | thesis, thèse |
| Format | application/pdf |
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