Identification of New Oncogenes Involved in the Tumoral Progression of Breast Carcinoma

par Sardar Mahmood

Thèse de doctorat en Cancérologie, Médecine, Santé

Sous la direction de François Radvanyi.

Le président du jury était Simon Saule.

Le jury était composé de François Radvanyi, Simon Saule, Max Chaffanet, Holger Erfle, Christine Perret, Isabelle Bernard-Pierrot.

Les rapporteurs étaient Max Chaffanet, Holger Erfle.

  • Titre traduit

    Identification de nouveaux oncogènes impliqués dans la progression tumorale des carcinomes mammaires


  • Résumé

    La disponibilité à la fois des données à grande échelle du transcriptome et du génome de tumeurs permet maintenant d'identifier assez facilement des oncogènes candidats, gènes qui sont surexprimés en conséquence de l'amplification d'ADN. Ces oncogènes candidats doivent alors être fonctionnellement validés et leur rôle dans la cellule normale et tumorale doit être étudié.Dans cette étude, nous nous sommes principalement focalisés sur le cancer du sein, le cancer le plus fréquent chez les femmes et la deuxième cause de décès par cancer chez les femmes à travers le monde. En France, 52.000 nouveaux cas avec 12.000 décès dus au cancer du sein ont été estimés en 2010 représentant 34% de tous les nouveaux cas de cancer chez les femmes. Les chromosomes les plus fréquemment altérés dans le cancer du sein sont les chromosomes 8, 11 et 17, qui contiennent les amplicons 17q12 (ERBB2) et 11q13 (CCND1). Le développement de «l 'herceptine" contre ERBB2 illustre le potentiel de la génomique fonctionnelle du cancer pour l'identification de cibles thérapeutiques. Plusieurs études ont identifié d'autres amplicons avec des oncogènes candidats. Cependant très peu d'études ont rapporté la validation fonctionnelle des candidats identifiés, mettant ainsi en évidence la nécessité des analyses fonctionnelles à grande échelle des différents amplicons dans le cancer du sein pour identifier de nouveaux gènes pilotes qui pourraient ensuite être utilisés pour le développement de stratégies thérapeutiques pour le cancer du sein. Ces dernières années, l'ARNi est devenu un outil de choix pour le criblage à haut débit pour caractériser la fonction des gènes dans des lignées cellulaires. Dans cette étude, nous avons effectué un criblage fonctionnel à moyen-débit basé sur l’utilisation de l'ARNi de 127 gènes amplifiés et surexprimés appartenant à 11 amplicons majeurs sur les chromosomes 8, 11 et 17 dans le cancer du sein. Ce crible à permis l'identification de 8 oncogènes au sein de 5 amplicons différents. En outre, la validation fonctionnelle de 5 de ces gènes a permis de démontrer que 4 gènes, RAD21, EIF3H, TANC2 et CHRAC1 au sein de 3 amplicons, régulent l'apoptose, la prolifération et la transformation cellulaire de cellule dérivées de carcinomes mammaires. Les régions d'altération génétique dans un cancer peuvent être également modifiées dans de multiples types d’autres cancers. L'amplicon 8p11-p12 a par exemple été décrit dans le cancer du sein, du pancréas, du poumon et de la vessie. Ces amplicons communs dans différents cancers peuvent contenir des oncogènes « pilote » communs. Pour vérifier cette hypothèse, nous avons évalué l'implication possible dans des lignées cellulaires dérivées de cancer du pancréas et du poumon présentant un amplicon en 8p11-p12 de deux oncogènes à savoir, PPAPDC1B et WHSC1L1 qui ont été décrits comme des gènes « driver » de l'amplicon 8p11-p12 dans le cancer du sein et également dans le cancer du poumon pour WHSC1L1. L'inhibition de ces deux gènes réduit la survie cellulaire et la croissance indépendante de l'ancrage à un support de lignées tumorales du pancréas et du poumon présentant une amplification en 8p11-p12. Cette constatation met en évidence l'importance de ces deux gènes dans de multiples cancers et l'intérêt thérapeutique potentiel d'inhiber ces enzymes dans les cancers présentant un amplicon en 8p11-p12. Des modèles de souris transgéniques permettent d’étudier la fonction de gènes candidats in vivo. Pour évaluer in vivo le rôle de PPAPDC1B, nous avons établi des souris transgéniques sur-exprimant PPAPDC1B sous la dépendance du promoteur de la kératine 5 permettant de cibler les épithéliums pluri ou pseudo stratifiés. Les souris transgéniques développent deux phénotypes inattendus, le développement de poils le long des incisives et une inflammation aiguë des glandes salivaires, des ganglions lymphatiques, de la vessie et du pancréas.


  • Résumé

    Availability of both large scale transcriptomic and genomic data of tumours now allows to identify relatively easily candidate oncogenes that are over-expressed as a consequence of DNA amplification. These candidate oncogenes have then to be functionally validated and studied for their role in the normal and cancer cell.In this study, we mainly focused on breast cancer, the most common cancer among women and the second leading cause of cancer deaths in women around the world. In France, 52,000 new cases with 12,000 deaths of breast cancer were estimated in 2010 accounting for 34% of all new cases of cancer in women. In breast cancer the main altered chromosomes include chromosome 8, 11 and 17 which contain the 17q12 (ERBB2) and the 11q13 (CCND1) amplicons. Development of “herceptin” against ERBB2 illustrates the potential of cancer genomics in identifying therapeutic targets. Several studies have identified other amplicons with candidate oncogenes. However very few studies reported functional validation of identified candidates, thus highlighting the need of large scale functional analyses of different amplicons in breast cancer to identify new driver genes which may be used for development of therapeutic strategies for breast cancer. In recent years, RNAi has become a tool of choice for high-throughput screening to characterize gene function in cultured cells. In this study we performed high-throughput RNAi based functional screening of 127 amplified and over-expressed genes from 11 major amplicons on chromosome 8, 11 and 17 in breast cancer. This resulted in the identification of 8 driver genes from 5 amplicons. Further functional validation of 5 of these genes demonstrated that 4 genes, RAD21, EIF3H, TANC2 and CHRAC1 from 3 amplicons, regulate breast cancer cell proliferation, apoptosis and transformation. Regions of genetic alteration in one cancer may be altered in multiple cancer types. One such example includes the 8p11-p12 amplicon which has been reported to be amplified in breast, pancreatic, lung and bladder cancer. Also common amplicons from different cancers may harbor common driver oncogenes. To investigate this hypothesis we evaluated the possible involvement in 8p11-12 amplified pancreatic and lung cancer cell lines of two oncogenes namely, PPAPDC1B and WHSC1L1 that have been described to be driver genes of the 8p11-12 amplicon in breast cancer and furthermore in lung cancer for WHSC1L1. Inhibition of both genes reduced cell survival and anchorage independent growth in amplified pancreatic and lung cancer cell lines. This finding highlights the importance of these two genes in multiple cancers and therapeutic potential interest to inhibit these enzymes in multiple cancers with 8p11-p12 amplification.Transgenic mouse models play an important role to investigate in vivo function of candidate genes. To evaluate in vivo role of PPAPDC1B, we established a transgenic mouse model over-expressing PPAPDC1B under the Keratin 5 promoter. Transgenic mice developed two unexpected phenotypes including development of hair follicles along front teeth and acute inflammation of salivary glands, lymph nodes, bladder and pancreas. This is an ongoing study that may help to understand the mechanism of action of PPAPDC1B in vivo.


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