Dysregulations of DNA and mRNA epigenetic modifications in breast cancer

• Main Author: Al Wardi, Clémence
• Other Authors: Fuks, François
• Format: Doctoral Thesis
• Language: en
• Published: Universite Libre de Bruxelles 2020
• Subjects: Cancérologie; Biologie moléculaire; Epigénétique; Cancer du sein
• Online Access: https://dipot.ulb.ac.be/dspace/bitstream/2013/315104/5/Contrat_Clemence_Al_Wardi.pdf; https://dipot.ulb.ac.be/dspace/bitstream/2013/315104/4/ThesisClemenceAlWardi.pdf; https://dipot.ulb.ac.be/dspace/bitstream/2013/315104/3/Tabledesmat.pdf; http://hdl.handle.net/2013/ULB-DIPOT:oai:dipot.ulb.ac.be:2013/315104

Cette thèse est axée en deux parties :une première partie explorant la dérégulation d’une modification épigénétique localisée sur l’ADN tandis que la seconde porte sur une modification des ARN messagers. Ces deux modifications sont étudiées dans le cadre du cancer du sein. La première partie concernant l’hydroxymethylation de l’ADN décrit l’influence de l’infiltration immune sur l’expression de l’enzyme TET1, responsable de l’ajout de cette modification. En effet, notre étude met en évidence une anti-corrélation entre l’expression de TET1 et l’infiltration immune (via IHC et analyses in silico). De plus, nous démontrons que l’activation de la voie de signalisation NF-B dans le cancer du sein « basal-like » réduit l’expression de TET1. Finalement, nous avons pu mettre en évidence, grâce à plusieurs expériences dont de l’immunoprécipitation que cette régulation se déroulait (au moins en partie) via liaison d’NF-B au promoteur de TET1. Dans le but d’élargir notre model à d’autres cancers, nous avons pu également observer cette anti-corrélation et l’effet de NF-B dans les cancers de la thyroïde, du poumon et de la peau. Avec le développement récent de l’immunothérapie, ce lien entre modification épigénétique et immunité pourrait s’avérer intéressant à exploiter. La seconde partie décrit quant à elle la dérégulation de la modification m6A dans le cancer du sein en général et non plus dans un sous-type particulier. Nous avons non seulement été en mesure de décrire une accumulation de la marque dans les tissus cancéreux mais également de proposer une cause et une conséquence à cette dérégulation. En effet, cette augmentation de la présence d’m6A (observée par spectrométrie de masse) serait causée par la baisse d’expression d’une enzyme responsable de sa suppression (l’enzyme FTO). Cette dérégulation, en agissant directement sur les ARNm de la voie de signalisation WNT comme le montre notre m6A-seq, active d’avantage la voie. Cette suractivation des WNT entraine alors une transition épithélio-mésenchymateuse des cellules, étape importante dans le développement de métastases. Ainsi, les patientes présentant une tumeur à basse expression de FTO pourraient être plus sujettes à des récurrences tumorales. Nous avons également observé cette même régulation dans d’autres cancers comme celui de la prostate, à la fois in vitro, in vivo et in silico. De plus, notre recherche met également en évidence une plus grande sensitivité de ces tumeurs à un inhibiteur des WNT. En effet, nos expériences de xénogreffes soulignent que des tumeurs avec peu de FTO, traitées avec l’inhibiteur des WNT ICRT-3, sont bien moins actives et grandes que les tumeurs contrôle et développent moins de métastases. Mesurer la quantité d’FTO tumorale pourrait donc en théorie permettre une meilleure discrimination des patientes pour de tels traitements. Ces deux projets ont pour but d’améliorer notre compréhension de l’épigénétique dans le cancer du sein et ainsi proposer de potentielles implications thérapeutiques.This thesis is divided in two parts: the first part explores the dysregulation of an epigenetic modification localized on DNA and the second part is centred on a mRNA modification. These two marks are being studied in the context of breast cancer (BC). The first part describes the influence of immune cell infiltration on the expression of the TET1 enzyme, which is responsible for the addition of hydroxymethylation to DNA. Our study indeed first describes an anti-correlation between TET1 expression and immune infiltration (through both IHC and in silico analysis). In addition, we show that NF-B pathway activation in « basal-like » breast cancer cells downregulates TET1 expression. Finally, we highlighted through several experiments including immunoprecipitation, a TET1 promoter binding of NF-B. In an effort to generalize our data to other cancers, we also investigated this anticorrelation and the NF-B regulation in several cancers. Our results indicate that this immune related regulation also occurs in lung, thyroid and skin cancers. With the increasing use of immunotherapy as anti-cancer treatment, this link between an epigenetic modification and immunity might be interesting to explore. The second part focuses on the dysregulation of the m6A modification in breast cancer in general. We describe an accumulation of m6A in cancerous tissues and we further unravel cause and consequence of this dysregulation. Indeed, we show that this increase of m6A observed by mass spectrometry correlates with the downregulation of an enzyme (FTO), which is responsible for the removal of this mark. In addition, we observed with TCGA data that this downregulation occurs in multiple cancers such as prostate or lung cancers. Our results indicate that this dysregulation activates the WNT pathway through interaction with WNT related mRNAs (identified by our m6A-seq). This overactivation (observed with TOP FOP, IHC and western blot assays) promotes epithelialmesenchymal transition (EMT) which is essential in the development of metastasis. Consistent with this, we observed that patients with low FTO expressing breast tumors are more prone to tumor progression and recurrence. Moreover, we were able to generalize our data to other cancers including prostate cancer both through in vitro, in vivo and in silico data. Finally, our research also shows a greater sensitivity of FTO-low tumors to WNT inhibition. Indeed, our mice xenografts experiments showed that FTO-low tumors treated with the WNT inhibitor ICRT-3 are less metabolically active, smaller than controls and develop less metastasis. Measuring the amount of FTO in tumors could therefore allow for the stratification better of breast cancer patients for WNT inhibition therapy. Both projects aim to improve our understanding of the role of epigenetics in breast cancer and thus propose potential therapeutic implications. === Doctorat en Sciences biomédicales et pharmaceutiques (Médecine) === info:eu-repo/semantics/nonPublished