Caractérisation moléculaire et immunité des cancers du sein triple-négatifs

Molecular Characterization and Immunity of Triple-Negative Breast Carcinomas

• Auteur / Autrice : Hélène Bonsang-Kitzis
• Direction : Fabien Reyal
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences de la vie et de la santé
• Date : Soutenance le 21/06/2018
• Etablissement(s) : Université Paris-Saclay (ComUE)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Cancérologie : biologie-médecine-santé (Villejuif, Val-de-Marne ; 2015-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Immunité et cancer (Paris ; 2009)
• Partenaire(s) de recherche : établissement opérateur d'inscription : Université Paris-Sud (1970-2019)
• Jury : Président / Présidente : Jean-Yves Pierga
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Fabien Reyal, Jean-Yves Pierga, Alexandra Leary, Joseph Gligorov, Sergio Roman-Roman, Fabrice Lécuru
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Alexandra Leary, Joseph Gligorov

Mots clés

Mots clés contrôlés

Tumeurs du sein triple-négatives

Immunité

Bioinformatique

Chimiothérapie néoadjuvante

Cancer du sein

Mots clés libres

Cancer du sein triple-Négatifs

Chimiothérapie néo-Adjuvante

Bioinformatique

Immunité

Triple negative breast cancer

Neoadjuvant chemotherapy

Bioinformatics

Immunity

Résumé

Le cancer du sein triple négatif (CSTN) est le sous-type de cancer du sein le plus hétérogène et le plus défavorable. La pierre angulaire du traitement de ces tumeurs repose sur la chimiothérapie systémique, de plus en plus fréquemment administrée en néoadjuvant, puisqu’aucune thérapie ciblée n’est à ce jour validée. L'obtention d'une réponse complète histologique (RCH) constitue un marqueur pronostique favorable majeur ainsi qu'un test in vivo de la sensibilité aux médicaments anti-tumoraux. L’objectif de notre travail de thèse a donc été d’apporter des éléments de compréhension de cette hétérogénéité grâce à la dissection clinique, biologique et moléculaire de ces tumeurs. Nous avons analysé les profils d'expression géniques de ces CSTN et ainsi identifié 6 sous-types moléculaires distincts avec des biologies et des pronostics différents. Cette classification s’appuie sur une méthodologie originale basée à la fois sur des outils bioinformatiques classiques associée à l’utilisation de réseaux biologiques. L’enrichissement en gènes de l'immunité issus du compartiment stromal de la tumeur représente un déterminant majeur du pronostic de ces tumeurs : une forte expression des gènes de l'immunité est associée un pronostic significativement plus favorable. Notre principale contribution repose sur une meilleure compréhension de l’immunité et de l’infiltrat lymphocytaire (TILS) de ces CSTN. Il s’agit probablement du sous-groupe de cancers du sein le plus immunogène avec des taux de TILS pré-CNA parmi les plus élevés avec les tumeurs HER2-positives. Cet infiltrat lymphocytaire est d'ailleurs très corrélé aux gènes de notre module immunitaire pronostique dans les CSTN. La valeur prédictive et pronostique des TILS du stroma tumoral est différente selon le sous-type moléculaire de cancer du sein, suggérant une immunité complètement différente de ces tumeurs. Le taux de TILS varie également différentiellement au sein de chaque sous-groupe sous l'influence de la CNA, témoignant d'une interaction complexe entre les TILS et les traitements. Nous montrons que la cinétique des TILS sous l'effet de la CNA est un indicateur pertinent de réponse à la CNA avec une réponse d'autant plus importante qu'une décroissance du taux de TILS sera importante. Les tumeurs les plus immunogènes avec une activité immunitaire importante sont donc les tumeurs triple-négatives les plus favorables. L'un des challenge des années à venir sera donc d'identifier le plus tôt possible les CSTN les moins immunogènes susceptibles de bénéficier au mieux des immunothérapies seules ou combinées au traitement chimiothérapique afin d'activer ou de rétablir précocement une immunité déficiente. Sous une même dénomination de TILS se trouve très certainement des populations phénotypiques de lymphocytes différentes. En effet, après CNA, leur valeur pronostique est opposée entre les CSTN et les tumeurs HER2-positives: des taux élevés de TILS sont associés à un pronostic défavorable dans les tumeurs HER2-positives alors qu’ils ont une tendance à être associés à des CSTN de meilleur pronostic. Les interactions sont complexes entre les agents cytotoxiques et la tumeur et/ou son microenvironnement. L'analyse du résidu tumoral mammaire ou ganglionnaire représente un matériel sous-exploité qui pourrait permettre de mieux comprendre les mécanismes de sensibilité ou de résistance aux traitements. Au delà de la pierre angulaire que constitue l'immunité pour ces tumeurs, nos travaux identifient certains CSTN pour lesquels l'environnement hormonal, au travers de l'indice de masse corporel ou du statut ménopausique, pourrait jouer un rôle. Ainsi l'exploration du métabolome, des particularités immunitaires chez les patientes en surpoids/obèses ou l'analyse de la voie androgène-récepteur (et ses connexions avec les voies oestrogène et progestérone-récepteur) des CSTN doit aussi être explorée de manière détaillée. Ceci ouvre des perspectives de traitement possibles pour certaines patientes.

Triple negative breast cancer (TNBC) is the most heterogeneous and pejorative subtype of breast cancer. The cornerstone of the treatment of such tumors is based on systemic chemotherapy, more and more frequently administered before surgery, since no targeted therapy has been validated to date. Obtaining a pathological complete response (PCR) is a major favorable prognostic marker as well as an in vivo test of anti-tumor drug susceptibility. The objective of our thesis work was therefore to provide elements of understanding of this heterogeneity through the clinical, biological and molecular dissection of these tumors.We analyzed gene expression profiles of TNBCs and identified 6 distinct molecular subtypes with different biologies and prognoses. This classification used an original methodology based on both classical bioinformatic tools and biological networks. The enrichment of immunity genes from the stromal compartment of the tumor represents a major determinant of the prognosis of these tumors: a strong expression of the immunity genes is associated with a significantly more favorable prognosis.Our main contribution is based on a better understanding of immunity and tumor infiltrated lymphocytes (TILS) of these TNBCs. It is probably the most immunogenic subgroup of breast cancers with the highest TILs levels pre-NAC with HER2-positive tumors. TILS levels are also highly correlated with genes of our immune prognosis module. The predictive and prognostic value of stromal TILS is different according to the molecular subtype of breast cancer, suggesting a completely different immunity of these tumors. The rate of TILS also varies differentially within each subgroup under the influence of the NAC, indicating a complex interaction between TILS and treatments. We show that the kinetics of TILS levels with NAC is a relevant indicator of response to NAC with a response that is all the more important that a decrease in the TILS rate will be important. The most immunogenic tumors with an important immune activity are therefore the most favorable triple-negative tumors. One of the challenges of the coming years will therefore be to identify, as soon as possible, the least immunogenic TNBC that can best benefit from immunotherapies alone or in combination with chemotherapeutic treatment in order to activate or restore early a deficient immunity.Under the same denomination of TILS there are probably different phenotypic populations of lymphocytes. Indeed, after CNA, their prognostic value is opposite between the TNBC and the HER2-positive tumors: high levels of TILS are associated with an unfavorable prognosis in HER2-positive tumors whereas they have a tendency to be associated with a better prognosis for TNBC tumors. The interactions are complex between cytotoxic agents and the tumor and / or its microenvironment. The analysis of the breast or axillary lymph node residual disease represents an underutilized material that could lead to a better understanding of the mechanisms of sensitivity or resistance to treatment.Beyond the key role immunity for these tumors, our work identifies some TNBCs for which the hormonal environment, through the body mass index or the menopausal status, could play a role. Thus, the exploration of the metabolome, immune features in overweight / obese patients or the analysis of the androgen-receptor pathway (and its connections with the estrogen and progesterone-receptor pathways) of the TNBC must also be explored. This opens up possible treatment perspectives for some patients.