Caractérisation de nouveaux gènes identifiés comme prédisposant aux cancers du rein familiaux

par Florine Adolphe

Projet de thèse en Génétique cellulaire et moléculaire

Sous la direction de Stéphane Richard et de Sophie Gad-lapiteau.

Thèses en préparation à Paris Sciences et Lettres , dans le cadre de École doctorale de l'École pratique des hautes études (Paris) , en partenariat avec Immunologie intégrative des tumeurs et génétique oncologique (laboratoire) , Génétique et biologie des cancers du rein (equipe de recherche) et de École pratique des hautes études (Paris) (établissement de préparation de la thèse) depuis le 01-11-2016 .


  • Résumé

    Le cancer du rein représente 3 % des cancers de l'adulte et le cancer à cellules rénales (CCR) la majorité des cas. Bien que la plupart des CCR soient sporadiques, une prédisposition héréditaire existe dans 3 % des cas. L'identification d'une mutation dans un gène de prédisposition (11 connus) permet le dépistage, la surveillance et le traitement précoces des porteurs de la mutation. La mise en œuvre de panels de gènes utilisant le NGS et permettant d'analyser l'ensemble des gènes de prédisposition apparaît indispensable. De nombreux patients avec CCR familial n'ont pas de mutation des gènes actuellement connus. Grâce au Réseau PREDIR, nous avons accès à une collection unique d'échantillons sanguins provenant de ces familles. Notre projet a donc pour but l'identification de nouveaux gènes de prédisposition qui pourraient être ajoutés à un panel de gènes diagnostique et conduire à une meilleure compréhension de l'Oncogenèse rénale et à l'identification de nouvelles cibles thérapeutiques. Le séquençage d'exome (WES) dans 12 familles avec CCR a permis d'identifier de nouvelles mutations germinales dont la moitié (6/12) touchent une nouvelle famille de gènes codant les récepteurs aux protéines tyrosine phosphatase (PTPRs). Ces gènes sont impliqués dans différentes voies de signalisation cellulaire pour contrôler, entre autres, la prolifération. Notre hypothèse principale est que les gènes PTPRs constituent une nouvelle famille de gènes de prédisposition au CCR. Dans ce but, nous déterminerons la prévalence de leurs mutations germinales chez des patients atteints de CCR sporadique ou héréditaire grâce au développement d'un panel de gènes ”recherche” basé sur les 21 gènes PTPRs connus. Une analyse de ségrégation sera réalisée pour étudier la transmission de la mutation et des CCR dans les familles. En parallèle, nous mettrons en œuvre un panel de gènes ”routine” incluant les 11 gènes de prédisposition actuellement connus et analyserons une série rétrospective de 150 cas. Cela permettra de décrire la fréquence des mutations en lien avec les caractéristiques cliniques (sous-types histologiques de CCR, autres manifestations cliniques). Parallèlement, des analyses fonctionnelles seront réalisées pour les variants des gènes PTPRs en étudiant particulièrement les conséquences au niveau des voies HIF et MITF. Nous construirons des mutants correspondants aux mutations germinales identifiées et testerons leurs activités biologiques, in vitro puis in cellulo, afin de comprendre comment les mutations peuvent influencer les voies de signalisation et la prolifération cellulaire. Par ailleurs, de nouveaux substrats cibles des protéines PTPR seront recherchés par une approche de peptide array. Enfin, des approches immunohistochimiques et génomiques seront réalisées afin de caractériser les tumeurs mutées pour les gènes PTPRs. Toutes ces expérimentations devraient nous conduire à évaluer l'implication des PTPRs dans la cancérogénèse rénale. Ce projet va permettre d'obtenir des données concernant la fréquence des mutations germinales de tous les gènes de prédisposition au cancer du rein (connus et candidats comme les gènes PTPRs) en corrélation avec les données cliniques, dans une très importante série rétrospective et prospective de formes familiales de cancer rénal. Cela permettra d'adapter la surveillance des porteurs de mutations et conduira à réévaluer les bonnes pratiques en ce qui concerne les analyses génétiques. Par ailleurs, les études génétiques et fonctionnelles permettront de confirmer le rôle des gènes PTPRs dans la cancérogénèse rénale et valideront leur inclusion dans les protocoles de criblage utilisant des panels de gènes en routine. Au total, ce projet tente de comprendre les altérations génétiques et les voies biologiques dérégulées dans les cancers du rein héréditaires tout en aidant à la découverte de nouveaux bio-marqueurs potentiels et d'opportunités thérapeutiques jusqu'ici inexploitées.

  • Titre traduit

    Characterization of new identified genes predisposing to renal cell carcinoma


  • Résumé

    Kidney cancer accounts for 3% of adult cancers and renal cell carcinoma (RCC) accounts for the majority of them. Although most cases of RCC occur sporadically, inherited predisposition account for 3% of cases. Identification of the causal mutation of RCC predisposing genes offers the possibility of genetic testing and allows surveillance of mutation carriers resulting in earlier diagnosis and better prognosis. To date, genetic testing is performed by Sanger sequencing. The implementation of gene panels using Next Generation Sequencing (NGS) is now required. Among the patients with inherited RCC, a number of cases do not carry germline mutation in the known RCC genes. Thanks to the National Network “PREDIR”, we have access to unique familial sample collection. Therefore, this project aims at the identification of new RCC predisposing genes that could be added in gene panels for routine diagnosis, and could allow to better understand renal oncogenesis for finding new therapeutic targets. To start searching for new genes, we performed Whole Exome Sequencing in a well-characterized subset of 12 RCC families and identified, for the first time, germline mutations in half of a new family genes encoding Protein Tyrosine Phosphatase Receptor type (PTPR). They are involved in regulating cell signaling events in coordination with tyrosine kinases to control among others, cell proliferation. Thus, the main hypothesis of our project is that PTPR constitute a family of new RCC predisposing genes. Therefore, we will first determine the prevalence of PTPR germline mutations in genetically-enriched and population-based RCC cases. For that, the development of a research gene panel will be based on all 21 PTPR genes. All identified mutations will be verified by Sanger sequencing. Segregation analysis will be performed to study the transmission of the mutation and the disease within the families. In parallel, we will implement a routine gene panel based on known RCC genes and test a retrospective series of 150 cases. This will allow us to collect mutation frequency data according to clinical characteristics (histological subtypes, hereditary or isolated cases, risk for other manifestations). Secondly, functional analyses will be performed for the variants of the PTPR genes with emphasis on HIF and MITF pathways. We will evaluate whether PTPRs exert a tumor suppressor role. We will generate synthetic mutants, corresponding to the natural mutants found in the genetic approach, and we will test their biological activities, first in vitro and then in cellulo, to understand how the mutations can influence signaling events and consequently cellular proliferation. Furthermore, novel substrate targets of PTPR proteins will be uncovered using peptide array approach. Finally, immunohistochemistry and genomic approaches will be done to characterize the PTPR mutated tumors. All these experiments would allow us to evaluate the involvement of PTPRs in renal oncogenesis. This project will allow us to obtain data regarding frequency of germline mutations in all RCC predisposing genes (known and candidate, ie PTPRs) linked to clinical data in large retrospective and prospective series of RCC families. The consequence will be to adapt surveillance of mutations carriers and lead to reevaluation of good practice for genetic analysis. Collectively, these genetic and functional studies will establish the role of PTPR genes in renal oncogenesis and rationalize its inclusion in routine gene panel screening protocol. Finally, this project attempts to understand the genetic and biological pathways dysregulated in kidney cancers as well as aids in discovery of potential new biomarkers and hitherto untapped therapeutic opportunities.