Le rôle joué par MEN1 dans le cancer de sein et les mécanismes associés : cross-talk entre menin, ERα et MYC

The role played by MEN1 in breast cancer and the underlying mechanisms : crosstalk between menin, ERα and MYC

• Auteur / Autrice : Razan Abou Ziki
• Direction : Chang X. Zhang, Mona Diab-Assaf
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Cancérologie
• Date : Soutenance le 08/04/2021
• Etablissement(s) : Lyon
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale de Biologie Moléculaire Intégrative et Cellulaire (Lyon)
• Partenaire(s) de recherche : établissement opérateur d'inscription : Université Claude Bernard (Lyon ; 1971-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Centre de Recherche en Cancérologie de Lyon
• Jury : Président / Présidente : Muriel Le Romancer
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Chang X. Zhang, Mona Diab-Assaf, Thierry Dubois, Céline Guigon, Corinne Bousquet, Hubert Lincet, Laurent Morel
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Thierry Dubois, Céline Guigon

Mots clés

Mots clés contrôlés

Cancer hormonodépendant

Gènes myc

Ménine (protéine)

Développement

Cancer du sein

Néoplasie endocrinienne multiple

Mots clés libres

Ménine

ERalpha

MYC

Cancer du sein

Breast cancer

Menin

MYC

ER alpha

Résumé

Le gène MEN1, dont on savait initialement qu'il était associé au développement de multiples tumeurs endocriniennes (maladie MEN1), a également montré ces dernières années qu'il jouait un rôle dans les cancers hormonodépendants comme ceux de la prostate et du sein. Des études ont montré que la ménine, codée par MEN1, peut jouer un double rôle dans le cancer du sein. Si les mutations du gène MEN1 entraînent un risque plus élevé de déclenchement du cancer du sein, il a également été démontré que la ménine interagit avec le récepteur d'œstrogènes et en régule positivement l'expression (ERα) dans le cancer du sein ER+. Ainsi, la ménine joue un rôle de suppresseur de tumeur dans les cellules normales ou précancéreuses et un rôle oncogène dans le cancer du sein ER+ en progression. Cependant, les mécanismes sous-jacents de cette régulation restent insaisissables. Pour approfondir cette question, nous avons mené des recherches cliniques et expérimentales et avons constaté que la réduction du bruit de MEN1 entraînait une diminution de l'expression de ER sur les niveaux de transcription et de protéines dans les lignées cellulaires ER-positives. Alors que Dreijerink et al. ont montré que la ménine régule le promoteur ESR1 distal (enhancer) via le complexe MLL, nous avons également découvert que la ménine se lie et régule le promoteur ESR1 proximal indépendamment de la MLL. Il est intéressant de noter qu'en analysant l'expression de la ménine dans une cohorte de 354 cancers du sein humains, nos données cliniques ont également montré que la réduction de l'expression de la ménine était davantage corrélée au sous-type de cancer du sein B luminal et au cancer du sein ER-. Conformément à nos données cliniques, nous avons démontré que la ménine interagit avec GATA3 et FOXA1, cofacteurs de la régulation ESR1 et marqueur connu du sous-type luminal A. Prises ensemble, nos données fournissent des indices pertinents sur le rôle important de la ménine dans la formation des sous-types de cancer du sein. En parallèle, nous avons également montré que l'inactivation de la ménine dans les cellules BC entraînait une réduction de la prolifération cellulaire dans 2 lignées cellulaires BCa ER-positives. En cherchant des explications moléculaires, nous avons découvert que bien que le knockdown de MEN1 active la voie mTOR, il entraîne une réduction de l'expression de MYC aux niveaux transcriptionnel et protéique dans les lignées cellulaires ER+ BCa. Nous avons également découvert que la ménine se lie au promoteur MYC et régule l'expression de ses gènes cibles. Sur le plan clinique, nous avons également constaté que l'expression de la ménine était négativement corrélée avec mTOR et ses gènes en aval, et aussi, de manière plus intéressante, avec deux gènes MYC inhibiteurs. Pris ensemble, mes travaux de thèse fournissent des indices pertinents sur le rôle important de la ménine dans la formation des sous-types de cancer du sein, et déterminent pour la première fois un rôle de la ménine dans la régulation des voies mTOR et MYC dans les cellules BCa.

The MEN1 gene, initially known to be associated with the development of multiple endocrine tumors (MEN1 disease), has been shown over the recent years to play a role in hormone dependent cancers like prostate and breast cancer. Studies have shown that menin, encoded by MEN1, can play a dual role in breast cancer. While MEN1 mutations cause higher risk of breast cancer initiation, menin is also shown to interact with and positively regulate the expression of estrogen receptor alpha (ERα) in ER+ breast cancer. Thus, menin plays a tumor suppressive role in normal mammary cells during tumor initiation procedure, and an oncogenic role in ER+ breast cancer initiated by other factors. However, the underlying mechanisms behind this regulation remain elusive. To further address this issue, we carried out both clinical and experimental investigations and found that MEN1 silencing led to reduced ER expression on the transcriptional and protein levels in ER-positive cell lines. While Dreijerink et al., showed that menin regulates the ESR1 enhancer and promoter via MLL complex, we demonstrated that menin also binds and regulates the proximal ESR1 promoter independently of MLL. Interestingly, by analyzing the expression of menin in a cohort of 354 human breast cancers, our clinical data showed that reduced menin expression was correlated more with the luminal B breast cancer subtype and ER- breast cancer. Consistent with our clinical data, we further demonstrated that menin interacts with GATA3 and FOXA1, co-factors in ESR1 regulation and known marker of the luminal A subtype. Taken together, our data provide relevant clues to the important role of menin in the formation of breast cancer subtypes, likely related to its regulatory role on ER. In parallel, we also showed that menin inactivation in BC cells led to reduced cell proliferation in 2 ER-positive BCa cell lines. Searching for molecular explanations, we found that, though MEN1 knockdown activated the mTORC1 pathway, it led to reduced MYC expression on both transcriptional and protein levels in ER+ BCa cell lines. We uncovered that menin bound to the MYC promoter and enhancer, and regulated the expression of its target genes. Clinically, we also found that menin expression was negatively correlated with the expression of mTOR and its downstream genes, and more interestingly, with two inhibitory MYC-related genes. Taken together, my thesis work provides relevant clues to the important role of menin in the formation of breast cancer subtypes, and, for the first time, to the role of menin in the regulation of the mTORC1 and MYC pathways in BCa cells.