Role of telomerase and β-catenin aberrant activation in benign and malignant liver tumorigenesis

par Andrea Franconi

Thèse de doctorat en Hématologie et oncologie

Sous la direction de Jessica Zucman-Rossi.

Soutenue le 16-10-2017

à Sorbonne Paris Cité , dans le cadre de École doctorale Hématologie, oncogenèse et biothérapies (Paris) , en partenariat avec Université Paris Descartes (1970-2019) (établissement de préparation) .

  • Titre traduit

    Rôle de l'activation aberrante de la télomérase et de la ß-caténine dans la tumorigenèse bénigne et maligne du foie


  • Résumé

    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.


  • Résumé

    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.

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