Spécificités moléculaires des tumeurs urothéliales de la voie excrétrice urinaire supérieure

par Francois Audenet

Thèse de doctorat en Biologie moleculaire

Sous la direction de Pierre Laurent-puig.

Thèses en préparation à l'Université de Paris (2019-....) , dans le cadre de ED 563 Médicament, Toxicologie, Chimie, Imageries .


  • Résumé

    Les tumeurs urothéliales de la vessie (TV) et de la voie excrétrice urinaire supérieure (TVES) ont la même origine histologique au sein de l'urothélium. Alors que les TV représentent la majorité des tumeurs urothéliales (90-95%), les TVES sont plus rares (5-10%) et présentent des caractéristiques épidémiologiques et cliniques qui leur sont propres : elles sont plus fréquemment infiltrantes au moment du diagnostic (60%), les localisations vésicales synchrones ou métachrones sont fréquentes (environ 50%), elles sont associées à des facteurs de risque spécifiques (acide aristolochique, phénacétine, arsenic) et elles appartiennent au spectre des tumeurs associées au syndrome de Lynch dont elles représentent la 3e localisation en terme de fréquence. Afin d'étudier s'il existe des différences moléculaires entre TVES et TV, nous avons analysé sur une plateforme de séquençage à haut débit 649 échantillons tumoraux (195 TVES et 454 TV) comparés à l'ADN constitutionnel pour un panel de 275 à 468 gènes impliqués dans la carcinogénèse. Bien que le profil mutationnel soit similaire entre les 2 localisations, nous avons mis en évidence des différences significatives dans la prévalence de certaines mutations entre TVES et TV : les mutations de TP53, RB1 et ERBB2 étaient moins fréquentes dans les TVES (26% vs. 46%, 3% vs. 20%, 8% vs. 19%, respectivement ; Q<0.001) alors que FGFR3 et HRAS étaient plus fréquemment altérés par rapport aux TV (40% vs. 26%, 12% vs. 4%, respectivement; Q<0.001). Lors de la progression des TVES vers un stade clinique plus avancé, il existait une diminution de la fréquence des altérations de la voie RTK/RAS au profit de la voie TP53/MDM2. Cependant, 31% des TVES de haut grade présentaient une mutation de FGFR3 contre 21% dans les TV de haut grade. Les mutations de FGFR3 et TP53 étant mutuellement exclusives, cela suggère qu'une proportion importante de TVES de bas grade, caractérisées par des mutations de FGFR3, progressent vers une forme de haut grade, alors que les TV de haut grade surviennent plus souvent de novo, avec des mutations de TP53. Parmi les 195 patients atteints de TVES, 47 ont donné leur consentement pour la recherche de mutations germinales et 12 ont été diagnostiqués avec un syndrome de Lynch. L'analyse combinée de la charge mutationnelle, du statut MSI (score MSIsensor) et de la signature mutationnelle permettait d'identifier les patients à risque d'avoir une TVES en rapport avec un syndrome de Lynch de manière plus fiable que chaque test pris individuellement ou que l'utilisation des facteurs de risque cliniques. Par conséquent, il pourrait y avoir un bénéfice clinque à proposer systématiquement l'analyse moléculaire des TVES. Dans cette cohorte, 42% des patients opérés d'une TVES localisée ont présenté une récidive vésicale. Classiquement, deux théories s'opposent pour expliquer ces récidives vésicales : la dissémination intraluminale avec implantation de clones tumoraux issus de la TVES ou la cancérisation par plage avec une nouvelle tumeur primitive vésicale, distincte sur le plan moléculaire. Les échantillons tumoraux étaient disponibles pour 29 paires TVES/récidive vésicale et l'analyse de l'ensemble des mutations somatiques a montré que les 2 tumeurs avaient une origine clonale dans la totalité des cas.

  • Titre traduit

    Molecular specificity of urothelial carcinoma of the upper tract


  • Résumé

    Both urothelial carcinomas of the bladder (UCB) and of the upper tract (UTUC) arise within the urothelium and have a similar histologic appearance. While UCB account for the majority of urothelial carcinomas (90-95%), UTUC are rare tumors (5-10%) and harbor specific epidemiological and clinical characteristics: they are more often invasive at diagnosis (60%), synchronous or metachronous vesical location are common (around 50%), they are uniquely associated with several environmental risk factors (aristolochic acid, phenacetine, arsenic) and they belong to the spectrum of Lynch syndrome-related tumors, being the third most frequent location. With the aim to explore differences in the mutational landscape between upper and lower tract urothelial tumors, we sequenced 649 tumors (195 UTUC and 454 UCB) and matched normal DNA, using a next generation sequencing platform for a panel of 275 to 468 cancer-related genes. Although the spectrum of somatic alterations was similar between UTUC and UCB, significant differences in the prevalence of mutations in individual genes were observed: compared to UCB, TP53, RB1 and ERBB2 were less frequently altered in UTUC (26% vs. 46%, 3% vs. 20%, 8% vs. 19%, respectively; Q<0.001), whereas FGFR3 and HRAS were more frequently altered (40% vs. 26%, 12% vs. 4%, respectively; Q<0.001). With the progression to higher UTUC clinical state, there were fewer alterations in the RTK/RAS pathway but more alterations in TP53/MDM2. However, 31% of high-grade UTUC had FGFR3 alterations, as compared to 21% in high-grade UCB. As FGFR3 and TP53 tend to be mutually exclusive, this suggests that a significant proportion of low-grade UTUC with FGR3 mutations progress over time to high-grade disease, whereas high-grade UCB more frequently arise de novo with TP53 mutations. Among 195 patients with UTUC, 47 consented to be tested for germline mutations and 12 were diagnosed with a Lynch syndrome. An integrated approach that incorporates tumor mutational burden, MSIsensor score and mutational signature analysis was more efficient to identify potentially Lynch-associated UTUC than a single metric or clinical risk factors. Consequently, universal genetic profiling in all patients with UTUC could be clinically relevant. In our cohort, 42% of the patients who underwent surgery for localized UTUC presented with bladder recurrence. Two different theories have been proposed to explain the pathogenesis of bladder recurrence: UCB could result from intraluminal seeding from the prior UTUC or represent a second primary tumor in the setting of a toxin-induced, field-cancerization effect. Tumor samples were available for 29 matched-pairs UTUC/bladder recurrence and the analysis of all somatic mutation data demonstrated that the 2 tumors were clonally related in all cases.