Décryptage pan-génomique des tumeurs hypophysaires : classification, diagnostic et prognostic

par Bonora Neou

Thèse de doctorat en Genetique

Sous la direction de Guillaume Assie.

Thèses en préparation à l'Université de Paris (2019-....) , dans le cadre de École doctorale Bio Sorbonne Paris Cité .


  • Résumé

    Les adénomes hypophysaires sont des tumeurs bénignes développées aux dépends de l'hypophyse. Elles sont fréquentes (5% de la population). Leur phénotype varie selon : - l'agressivité tumorale, c'est-à-dire la taille, la vitesse de croissance, l'invasion et la compression des structures adjacentes - la sécrétion hormonale, c'est-à-dire le type de sécrétion (prolactine, hormone croissance, corticotropine, thyréostimuline), et son intensité. La classification actuelle de ces tumeurs repose essentiellement sur l'histologie (classification de l'organisation mondiale de la santé (OMS) 2017). Cette classification s'appuie sur le profil d'expression de facteurs de transcription spécifiques de chaque lignage ante-hypophysaire : lignage PIT1 (adénomes lacto- somato- et thyréotropes), lignage TPIT (adénomes corticotropes) et lignage SF1 (adénomes gonadotropes). Cette classification reflète mal l'agressivité tumorale. L'objectif essentiel de cette thèse était de fournir la première classification génomique des adénomes hypophysaires. Pour cela, une caractérisation clinique, histologique et génomique de 134 PitNETs de tous les sous-types a été effectué, combinant mutations (séquençage d'exome), transcriptome (séquençage des ARNm), miRnome (séquençage des microARN), anomalies chromosomiques (puces SNP) et méthylome de l'ADN (puces méthylome). Une analyse indépendante de chaque omique a été effectuée puis une analyse intégrée combinée. L'analyse des profils chromosomiques ont décrit trois groupes : profil avec perte étendue sur le génome, profil avec peu d'altérations et profil avec des gains étendus sur le génome. Ces altérations étaient liées au type sécrétoire (moins d'anomalies dans les tumeurs gonadotropes), mais indépendantes de l'agressivité. L'analyse épigénétique (miRnome et méthylome ) discriminait nettement le lignage PIT1 des autres lignages, avec principalement un profil d'hypométhylation globale du génome, et un profil miRNA spécifique. L'hypométhylation était corrélée à l'instabilité chromosomique et à la surexpression d'éléments transposables. L'analyse transcriptome a retrouvé en classification non supervisée six groupes, associés au sous-type histologique et à la sécrétion. On retrouvait globalement les même conclusions que l'OMS, avec des précisions supplémentaires : - le type « null-cell » était fusionné avec les gonadotropes - les corticotropes silencieux formaient un groupe différent des corticotropes sécrétants, en rapport avec une transdifférenciation gonadique. - au sein des adénomes corticotropes sécrétants, les mutés USP8 formaient un sous-groupe à part. - les thyréotropes et les plurihormonaux-Pit1 étaient classés ensemble, avec la plupart des somatotropes à granules éparses. - les adénomes mixtes GH-PRL étaient dans le même groupe que les adénomes somatotropes, et distincts des adénomes lactotropes. Au sein des adénomes somatotropes, les mutés GNAS formaient un sous-groupe à part. Dans le cadre d'une analyse intégrée combinant toutes ces approches d'omics, les adénomes hypophysaires ont été projetés dans une représentation multidimensionnelle. Dans cette représentation moléculaire non supervisée, la classification reprenant les 6 groupes du transcriptome et le statut mutationnel GNAS et USP8 forme des groupes plus homogènes et mieux séparés que la classification histologique OMS 2017. Sur le plan clinique, l'agressivité des tumeurs apparaissait comme un déterminant moins fort de la classification moléculaire que le lignage hypophysaire. Au sein des adénomes corticotropes, les adénomes avec sécrétion franche et sans mutation USP8 formaient un sous-groupe plus agressif tant cliniquement qu'en terme de transcriptome (signature de prolifération). Cette thèse dévoile des aspects nouveaux de la biologie des adénomes hypophysaires.Ces données importantes devraient ouvrir la voie à de nouveaux axes de recherches.

  • Titre traduit

    Deciphering full omics of pituitary Tumors : classification, diagnostic and pronostic.


  • Résumé

    Pituitary adenomas are benign tumors developed from the pituitary gland. They are common (5% of the population). Their phenotype varies according to: - tumor aggressiveness, ie size, rate of growth, invasion and compression of adjacent structures - the hormonal secretion, ie the type of secretion (prolactin, growth hormone, corticotropin, thyreostimulin), and its intensity. The current classification of these tumors is based primarily on histology (World Health Organization (WHO) classification 2017). This classification is based on the expression profile of specific transcription factors of each ante-pituitary lineage: PIT1 lineage for lacto- somato- thyrotroph adenomas, TPIT lineage for corticotroph adenomas and SF1 lineage for gonadotroph adenomas. This classification does not reflect the aggressiveness of the tumor. The main objective of this thesis was to provide the first genomic classification of pituitary adenomas. For this, a clinical, histological and genomic characterization of 134 PitNETs of all subtypes was performed, combining mutations (exome sequencing), transcriptome (mRNA sequencing), miRnome (microRNA sequencing), chromosomal abnormalities (SNP microarrays),and DNA methylome (methylome chips). An independent analysis of each omic was carried out then an integrated analysis combining all the methods. Analysis of the chromosome profiles described three groups: one with extensive loss on the genome, one with few alterations and one with extensive gains on the genome. These alterations were associated to the secretory type (less anomaly in gonadotropic tumors), but independent of aggressiveness. Epigenetic analysis (miRnome and methylome) clearly discriminated the PIT1 lineage from other lineages, mainly with a global genome hypomethylation profile, and a specific miRNA profile. Hypomethylation was correlated with chromosomal instability and overexpression of transposable elements. The transcriptome analysis found in unsupervised classification six groups, associated with histological subtype and secretion. The same conclusions were found overall as WHO, with additional details: - the "null-cell" type was merged with gonadotrophs -silent corticotrophs formed a different group from secreting corticotrophs, related to a gonadal transdifferentiation. Within the secretory corticotropic adenomas, the USP8 mutants formed a separate subgroup. -the thyrotropic and the plurihormonal PIT1 were classified together with most of the sparsely granulated somatotrophs. -the mixed GH-PRL adenomas were in the same group as the somatotroph adenomas, and distinct from the lactotroph adenomas. Within the somatotroph adenomas, the GNAS mutated formed a separate subgroup. As part of an integrated analysis combining all these omics approaches, pituitary adenomas were projected into a multidimensional representation. In this unsupervised molecular representation, the classification based on the six transcriptome groups and the mutation status GNAS and USP8 forme more homogeneous and better separated groups than the histological classification OMS 2017. Clinically, tumor aggressiveness appeared to be a weaker determinant of the molecular classification than the pituitary lineage. Within corticotropic adenomas, USP8-wild type adenomas formed a more aggressive subgroup both clinically and at the transcriptome level (proliferative signature). This thesis unveils new aspects of the biology of pituitary adenomas. It is also the first unsupervised molecular classification of pituitary adenomas. These important data should pave the way for new lines of research.