Littérature scientifique sur le sujet « Cancers du sein triple négatifs »

Le cancer du sein triple-négatif (CSTN), défini par l’absence d’expression des récepteurs hormonaux et d’HER2 (human epidermal growth factor receptor-2), représente 15 à 20 % des cancers du sein. Cependant, cette définition, essentiellement négative, masque la très grande hétérogénéité des entités biologiques qui constituent ce soustype. Si la chimiothérapie est le principal traitement systémique établi de la maladie à la fois dans la prise en charge des stades précoces et avancés, la compréhension progressive des composantes moléculaires impliquées dans la pathogenèse des CSTN permet des perspectives thérapeutiques novatrices. L’objectif de cette synthèse est de décrire ces cibles potentielles et d’explorer les traitements d’aujourd’hui et de demain qui permettront de lutter contre ce cancer au comportement particulièrement agressif.

INTRODUCTION : Les cancers du sein triple négatif sont réputés être de mauvais pronostique avec une extension métastatique précoce. Leur schéma thérapeutique se réduit le plus souvent en une chimiothérapie auquel s’associe depuis quelques années des anti-angiogéniques notamment le Bévacizumab. L’obectif était d’évaluer l’intérêt de l’association Paclitaxel – Bévacizumab sur une cohorte de patientes porteuses d’un cancer du sein triple négatif métastatiques. MATERIELS ET METHODES : Etude rétrospective, descriptive et analytique portant sur 34 cas de patientes porteuses d’un adénocarcinome du sein histologiquement confirmé au service de Cancérologie du Centre Hospitalo-Universitaire de Treichville sur une période de deux ans (Janvier 2018 – Décembre 2019). RESULTATS : L’âge moyenne des patientes était de 39 ± 9,6 ans, avec des extrêmes de 30 et de 69 ans. Peu de toxicités grade 3 – 4 associées au Bévacizumab ont été reportées. Trois patientes avaient une réponse complète et 38% des patientes un bénéfice clinique. Le poumon (29,7%) et le cerveau (22.2%) étaient les localisations les plus représentées. Nous avons répertorié 16 décès, soit 47%. La survie sans progression des patientes était de 8,11 ± 4,3 mois. La survie globale était de 11,27 ±n5.3 mois sous Paclitaxel – Bévacizumab. CONCLUSION : Cette association a montré des réponses objectives modestes avec cependant un profil de tolérance acceptable. Le taux de survie globale est également modeste ; par contre la SSP semble être satisfaisante notamment chez les patientes ayant un intervalle libre supérieur à 24 mois.

Le cancer du sein triple négatif (CSTN) est le sous-type de cancer du sein le plus hétérogène et le plus défavorable. La pierre angulaire du traitement de ces tumeurs repose sur la chimiothérapie systémique, de plus en plus fréquemment administrée en néoadjuvant, puisqu’aucune thérapie ciblée n’est à ce jour validée. L'obtention d'une réponse complète histologique (RCH) constitue un marqueur pronostique favorable majeur ainsi qu'un test in vivo de la sensibilité aux médicaments anti-tumoraux. L’objectif de notre travail de thèse a donc été d’apporter des éléments de compréhension de cette hétérogénéité grâce à la dissection clinique, biologique et moléculaire de ces tumeurs. Nous avons analysé les profils d'expression géniques de ces CSTN et ainsi identifié 6 sous-types moléculaires distincts avec des biologies et des pronostics différents. Cette classification s’appuie sur une méthodologie originale basée à la fois sur des outils bioinformatiques classiques associée à l’utilisation de réseaux biologiques. L’enrichissement en gènes de l'immunité issus du compartiment stromal de la tumeur représente un déterminant majeur du pronostic de ces tumeurs : une forte expression des gènes de l'immunité est associée un pronostic significativement plus favorable. Notre principale contribution repose sur une meilleure compréhension de l’immunité et de l’infiltrat lymphocytaire (TILS) de ces CSTN. Il s’agit probablement du sous-groupe de cancers du sein le plus immunogène avec des taux de TILS pré-CNA parmi les plus élevés avec les tumeurs HER2-positives. Cet infiltrat lymphocytaire est d'ailleurs très corrélé aux gènes de notre module immunitaire pronostique dans les CSTN. La valeur prédictive et pronostique des TILS du stroma tumoral est différente selon le sous-type moléculaire de cancer du sein, suggérant une immunité complètement différente de ces tumeurs. Le taux de TILS varie également différentiellement au sein de chaque sous-groupe sous l'influence de la CNA, témoignant d'une interaction complexe entre les TILS et les traitements. Nous montrons que la cinétique des TILS sous l'effet de la CNA est un indicateur pertinent de réponse à la CNA avec une réponse d'autant plus importante qu'une décroissance du taux de TILS sera importante. Les tumeurs les plus immunogènes avec une activité immunitaire importante sont donc les tumeurs triple-négatives les plus favorables. L'un des challenge des années à venir sera donc d'identifier le plus tôt possible les CSTN les moins immunogènes susceptibles de bénéficier au mieux des immunothérapies seules ou combinées au traitement chimiothérapique afin d'activer ou de rétablir précocement une immunité déficiente. Sous une même dénomination de TILS se trouve très certainement des populations phénotypiques de lymphocytes différentes. En effet, après CNA, leur valeur pronostique est opposée entre les CSTN et les tumeurs HER2-positives: des taux élevés de TILS sont associés à un pronostic défavorable dans les tumeurs HER2-positives alors qu’ils ont une tendance à être associés à des CSTN de meilleur pronostic. Les interactions sont complexes entre les agents cytotoxiques et la tumeur et/ou son microenvironnement. L'analyse du résidu tumoral mammaire ou ganglionnaire représente un matériel sous-exploité qui pourrait permettre de mieux comprendre les mécanismes de sensibilité ou de résistance aux traitements. Au delà de la pierre angulaire que constitue l'immunité pour ces tumeurs, nos travaux identifient certains CSTN pour lesquels l'environnement hormonal, au travers de l'indice de masse corporel ou du statut ménopausique, pourrait jouer un rôle. Ainsi l'exploration du métabolome, des particularités immunitaires chez les patientes en surpoids/obèses ou l'analyse de la voie androgène-récepteur (et ses connexions avec les voies oestrogène et progestérone-récepteur) des CSTN doit aussi être explorée de manière détaillée. Ceci ouvre des perspectives de traitement possibles pour certaines patientes
Triple negative breast cancer (TNBC) is the most heterogeneous and pejorative subtype of breast cancer. The cornerstone of the treatment of such tumors is based on systemic chemotherapy, more and more frequently administered before surgery, since no targeted therapy has been validated to date. Obtaining a pathological complete response (PCR) is a major favorable prognostic marker as well as an in vivo test of anti-tumor drug susceptibility. The objective of our thesis work was therefore to provide elements of understanding of this heterogeneity through the clinical, biological and molecular dissection of these tumors.We analyzed gene expression profiles of TNBCs and identified 6 distinct molecular subtypes with different biologies and prognoses. This classification used an original methodology based on both classical bioinformatic tools and biological networks. The enrichment of immunity genes from the stromal compartment of the tumor represents a major determinant of the prognosis of these tumors: a strong expression of the immunity genes is associated with a significantly more favorable prognosis.Our main contribution is based on a better understanding of immunity and tumor infiltrated lymphocytes (TILS) of these TNBCs. It is probably the most immunogenic subgroup of breast cancers with the highest TILs levels pre-NAC with HER2-positive tumors. TILS levels are also highly correlated with genes of our immune prognosis module. The predictive and prognostic value of stromal TILS is different according to the molecular subtype of breast cancer, suggesting a completely different immunity of these tumors. The rate of TILS also varies differentially within each subgroup under the influence of the NAC, indicating a complex interaction between TILS and treatments. We show that the kinetics of TILS levels with NAC is a relevant indicator of response to NAC with a response that is all the more important that a decrease in the TILS rate will be important. The most immunogenic tumors with an important immune activity are therefore the most favorable triple-negative tumors. One of the challenges of the coming years will therefore be to identify, as soon as possible, the least immunogenic TNBC that can best benefit from immunotherapies alone or in combination with chemotherapeutic treatment in order to activate or restore early a deficient immunity.Under the same denomination of TILS there are probably different phenotypic populations of lymphocytes. Indeed, after CNA, their prognostic value is opposite between the TNBC and the HER2-positive tumors: high levels of TILS are associated with an unfavorable prognosis in HER2-positive tumors whereas they have a tendency to be associated with a better prognosis for TNBC tumors. The interactions are complex between cytotoxic agents and the tumor and / or its microenvironment. The analysis of the breast or axillary lymph node residual disease represents an underutilized material that could lead to a better understanding of the mechanisms of sensitivity or resistance to treatment.Beyond the key role immunity for these tumors, our work identifies some TNBCs for which the hormonal environment, through the body mass index or the menopausal status, could play a role. Thus, the exploration of the metabolome, immune features in overweight / obese patients or the analysis of the androgen-receptor pathway (and its connections with the estrogen and progesterone-receptor pathways) of the TNBC must also be explored. This opens up possible treatment perspectives for some patients

Le cancer du sein triple-négatif est un sous-type représentant environ 15 % des cancers du sein, qui est caractérisé par l'absence de récepteurs hormonaux aux œstrogènes et à la progestérone et l'absence d'expression du facteur de croissance HER-2. Le cancer du sein triple-négatif est également associé à un profil clinique défavorable avec un haut risque de rechute métastatique précoce. Actuellement, de nombreuses molécules sont testées comme cible thérapeutique dans ce type de cancer. La cathepsine D, une aspartyl protéase lysosome, est un marqueur de mauvais pronostic du cancer du sein associé au risque métastatique. Cette protéase est surexprimée par les cellules cancéreuses mammaires et hypersécrétée dans le microenvironnement tumoral. Notre équipe a apporté des contributions importantes pour élucider le rôle de la cath-D dans le cancer du sein. La cath-D stimule la prolifération des cellules cancéreuses, la croissance et l'angiogenèse tumorales ainsi que la formation des métastases. Au niveau moléculaire, le proenzyme sécrété par la cellule tumorale stimule la croissance invasive du fibroblaste mammaire via le récepteur LRP1 (low-density lipoprotein receptor-related protein-1). De plus, au pH extracellulaire acide des tumeurs, la pro-cathepsine D secrétée dégrade un des plus puissants inhibiteurs des cystéines cathepsines, la cystatine C, stimulant ainsi leurs activités protéolytiques.Mon travail a consisté à développer des anticorps anti-cath-D, présentant un effet thérapeutique dans le cancer du sein triple-négatif. Nous avons utilisé deux approches l'une par la technologie des hybridomes qui a permis d'isoler 50 anticorps, qui se sont avérés être des IgM. L'autre, par phage display, où 8 anticorps fragments scFv anti-cath-D ont été sélectionnés par ELISA. Ces 8 scFv ont été criblés pour leur capacité à bloquer l'activité biologique de la cathepsine D : inhibition de l'interaction avec LRP1 et inhibition du clivage d'un substrat fluorescent. Les anticorps E2 et F1 reformatés en IgG1 inhibent in vitro le phénomène de cicatrisation, la clonogénéicité, la croissance tridimensionnelle dans le matrigel et in vivo la croissance tumorale des cellules de cancer du sein triple-négatif MDA-MB-231. Cette étude est une première étape vers le développement de thérapie anti-cath-D dans le cancer du sein
Cancer is the leading cause of death in the developed world. This project focuses t on the high incidence triple-negative breast cancers (ER- and PR-negative, HER2-non amplified) who present unsatisfactory treatments. Tumor progression is known to be due to cross-talk between cancer cells and their surrounding supporting tissue, the tumor stroma. The lysosomal aspartic protease cathepsin D is over-produced and abnormally hypersecreted by epithelial breast cancer cells. This protease is an independent marker of poor prognosis in breast cancer correlated with the incidence of clinical metastasis. Cathepsin D stimulates tumor progression by both proteolytic and non-proteolytic molecular mechanisms. Our team has shown that secreted pro-cathepsin D can alter the tumor microenvironment by interacting with partners such as the LRP1 (low-density lipoprotein receptor-related protein-1) receptor, and/or by cleaving endogenous substrates like cystatin C. My pHD project aimed to target extracellular procathepsin D released in breast cancer by developing specific therapeutic antibodies to block its catalytic and binding capacities. We have isolated 50 hybridomas, that secreted IgM, a pentameric antibody format with high avidity but low affinity, and 8 anti-cath-D scFv by phage display. The anti-human cath-D scFv were selected by functional screenings for their ability to inhibit both the proteolytic activity of Cath-D and its binding to the fibroblastic LRP1 receptor. Two scFv cloned under IgG1 format (F1 and E2) inhibited wound healing, colony formation and three-dimensional outgrowth in Matrigel of MDA-MB-231 triple-negative breast cancer cells, and their tumor growth in athymic nude mice. Our findings strongly suggest that antibody-based targeting of Cath-D within the breast tumor microenvironment may have therapeutic efficacy for breast cancer treatment

Les cancers du sein triple négatifs (CSTN), sans mutations dans les gènes BRCA1 ou BRCA2 ou sans BRCAness sont, aujourd’hui, les tumeurs malignes du sein les plus difficiles à traiter. L’amélioration de leur traitement, pour toutes les phases de la maladie, est un important besoin médical non satisfait. Nous avons analysé l’effet de l’homoharringtonine, un inhibiteur naturel de la synthèse des protéines, approuvé pour le traitement de la leucémie myéloïde chronique, sur quatre lignées cellulaires représentant des CSTN, appartenant aux catégories génomiques agressives, mais sans mutation de BRCA1/2 Nous avons montré que l'homoharringtonine inhibe, de plus de 80%, la croissance in vitro de toutes les lignées cellulaires, après une exposition de 48 à 72 heures à 20-100 ng/ml, des concentrations pouvant être atteintes dans le plasma humain après administration de médicament par voie sous-cutanée. L'homoharringtonine, à 100 ng/ml, a fortement réduit les taux d'un facteur de survie très important pour le CSTN, la protéine anti-apoptotique Mcl-1. Cet effet s’est produit après seulement 2 heures d'exposition à la drogue, dans toutes les lignées cellulaires, sauf dans MDA-MB-231. D'autres protéines anti-apoptotiques, Bcl-2, survivine et XIAP, ont également été fortement sous-régulées. De plus, la croissance in vivo de la lignée cellulaire la moins sensible à l'homoharringtonine, MDA-MB-231, a été inhibée de 36,5% chez la souris, avec 1 mg/kg de médicament, administré par voie sous-cutanée, deux fois par jour, pendant 7 jours. Ces résultats démontrent une activité antinéoplasique marquée de l'homoharringtonine dans le CSTN. Sur cette base, nous concluons que l’homoharringtonine mérite un développement clinique dans le CSTN en monothérapie des CSTN métastatiques, et, ensuite, comme traitement de maintenance, après un traitement adjuvant
Triple negative breast cancers (TNBC) without BRCA1/2 gene mutation or BRCAness are nowadays the breast malignancies most difficult to treat. Improvement of their treatment, for all phases of the disease, is an important unmet medical need. We analyzed the effect of homoharringtonine, a natural protein synthesis inhibitor approved for treatment of chronic myeloid leukemia, on four cell lines representing aggressive, BRCA1/2 non-mutated, TNBC genomic categories. We show that homoharringtonine inhibits in vitro growth of all cell lines for more than 80%, after 48-72h exposure to 20-100 ng/mL, the concentrations achievable in human plasma after subcutaneous drug administration. Homoharringtonine, at 100 ng/mL, strongly reduced levels of a major TNBC survival factor, anti-apoptotic protein Mcl-1, after only 2h of exposure, in all cell lines except MDA-MB-231. Other anti-apoptotic proteins, Bcl-2, survivin and XIAP, were also strongly downregulated. Moreover, in vivo growth of the least sensitive cell line to homoharringtonine in vitro, MDA-MB-231 was inhibited for 36.5% in mice, by 1 mg/kg of the drug, given subcutaneously, bi-daily, over 7 days. These results demonstrate marked antineoplastic activity of homoharringtonine in TNBC. Therefore, this drug is worth clinical evaluation in TNBC patients, as a single-agent in the metastatic or post-adjuvant maintenance setting

Parmi les sous-types moléculaires de cancers du sein, le cancer du sein triple-négatif (TNBC) est caractérisé par un très mauvais pronostic et ne bénéficie actuellement d’aucune thérapie ciblée efficace. Dans ce projet, nous avons analysé le profil de certaines altérations oncogéniques dans les tumeurs TNBC et évalué le potentiel thérapeutique de leur ciblage à l’aide des modèles de xénogreffes (PDX).Nous avons d'abord démontré que le récepteur à activité tyrosine kinase RET est surexprimé dans une sous-population de tumeurs du sein TN et HER2+. Le ciblage de RET par son inhibiteur Vandetanib a été testé in vivo dans trois modèles de PDX TNBC et un modèle de PDX HER2+ caractérisés par des niveaux différents d’expression de RET et d’EGFR (les cibles principales du Vandetanib). Le Vandetanib a induit une régression tumorale dans les trois modèles de PDX surexprimant RET ou EGFR. L’effet du Vandetanib a été associé à une inhibition de la voie MAPK, une inhibition de l'angiogenèse et une induction de la nécrose.Nous avons également étudié les altérations de la voie PI3K/AKT/mTOR dans une large série de PDX de cancers du sein incluant des PDX TNBC. La voie PI3K/AKT/mTOR a été trouvée activée dans le cancer du sein triple-négatif. L’altération principalement retrouvée dans cette voie est la perte des deux suppresseurs de la voie, PTEN et/ou INPP4B. Sept des quinze modèles de PDX triple-négatifs testés ont montré une réponse à l’Everolimus. L'analyse des tumeurs traitées a montré que la phosphorylation post-traitement d’AKT est significativement plus fréquente dans les modèles répondeurs par rapport aux non-répondeurs. En conclusion, mon travail de thèse a permis de montrer que le Vandetanib et l'Everolimus pourraient être efficaces pour traiter le cancer du sein triple-négatif. Des études complémentaires sont nécessaires pour valider les biomarqueurs prédictifs de réponse à ces deux thérapies ciblées
Among breast cancer subtypes, Triple-negative breast cancer (TNBC) has a very poor prognosis. There are currently no known targeted therapies for this subgroup of patients. In this project, we analyzed the profile of certain oncogenic alterations in the TN tumors and evaluated in vivo the therapeutic potential of targeting these alterations in TNBC.We first demonstrated that the tyrosine kinase receptor RET is overexpressed in a subset of TN and HER2+ tumors. Targeting RET by his inhibitor Vandetanib was tested in vivo in three PDX models of TNBC and one model of HER2+ BC with different expression levels of RET and EGFR. Vandetanib induced tumor regression in the three PDX models with high expression of RET or EGFR. Vandetanib effect was associated with inhibition of MAPK pathway, inhibition of angiogenesis and induction of necrosis. PI3K pathway alterations were investigated in an important number of BC PDX including TNBC PDX. PI3K pathway was shown to be activated in TNBC PDX possibly by the loss of the two pathway suppressors, PTEN and/or INPP4B. Treatment by Everolimus induced response in seven among the fifteen TNBC PDX tested. Analysis of treated tumors showed that post-treatment phosphorylation of AKT was more pronounced in responder PDX. The combination of Everolimus with chemotherapy was tested in one PDX and resulted in increased efficacy.In conclusion, in this work we showed that Vandetanib and Everolimus could be effective in treating TNBC. Further investigations are still needed to validate response related biomarkers

Le cancer du sein est la 1ère cause de décès par cancer chez la femme. Il existe trois sous-types de cancers du sein : ceux qui expriment les récepteurs hormonaux des œstrogènes (REα+), ceux qui amplifient le récepteur 2 du facteur de croissance épidermique humain (HER2) et ceux qui n’expriment aucun de ces récepteurs, dits cancers triple négatifs (TN). Pour ce dernier sous-type, il n'existe aucune thérapie ciblée. Le métabolisme du cholestérol est dérégulé dans le cancer du sein comparé au tissu normal. En effet, dans les tissus mammaires normaux, les 5,6-époxydes de cholestérol (ECs) sont transformés par la cholestérol époxyde hydrolase (ChEH) en cholestane-triol (CT). Dans le tissu tumoral mammaire, le CT est transformé en un onco-métabolite, le 6-oxo-cholestan-3β, 5α-diol (OCDO), par l'enzyme 11β-hydroxystéroïde déshydrogénase de type 2 (11βHSD2). La 11βHSD2, est connue pour réguler le métabolisme des glucocorticoïdes en convertissant le cortisol, un agoniste actif des récepteurs aux glucocorticoïdes (GR), en cortisone inactif. De plus, l’OCDO stimule la prolifération de différents modèles de cancer du sein TN via le GR. Les données de la littérature indiquent que la surexpression du GR est corrélée à une faible survie sans progression et sans survie globale chez les patientes atteintes d'un cancer du sein TN. L’objet de ma thèse fut consacré à la caractérisation des mécanismes impliqués dans la prolifération tumorale induite par l’OCDO via le GR. J’ai ainsi pu montré que la voie mitogène AP-1 est activée par l’OCDO via le GR et qu’elle a un rôle majeur dans la progression tumorale de ces modèles cellulaires in vitro et in vivo. Ainsi, le ciblage du GR et de la voie AP-1 pourrait représenter de nouvelles stratégies thérapeutiques pour les cancers du sein TN
Breast cancer is the leading cause of cancer death in women. There are three subtypes of breast cancer: those that express estrogen hormone receptors (REα +), those that amplify the human epidermal growth factor receptor 2 (HER2) and those that don’t express any of these receptors, triple negative cancers (TN). For the last subtype, there is no targeted therapy. Cholesterol metabolism is deregulated in breast cancer compared to normal tissue. Indeed, in normal mammary tissues, cholesterol-5,6-epoxides (ECs) are transformed by cholesterol epoxide hydrolase (ChEH) into cholestan-triol (CT). In mammary tumor tissue, CT is converted into an onco-metabolite, 6-oxo-cholestan-3β, 5α-diol (OCDO), by the enzyme 11β-hydroxystéroïde déshydrogénase type 2 (11βHSD2). 11βHSD2 is known to regulate glucocorticoid metabolism by converting cortisol, an active glucocorticoid receptor (GR) agonist, to inactive cortisone. In addition, the OCDO stimulates the proliferation of different models of breast cancer TN by the GR. Data from the literature indicate that overexpression of GR correlates with poor progression-free survival and overall survival in patients with TN breast cancer. The purpose of my thesis was to characterize the mechanisms involved in OCDO-mediated tumor proliferation by the GR. I then showed that the AP-1 mitogenic pathway is activated by OCDO by the GR and has a major role in the tumor progression of these cell models in vitro and in vivo. Thus, targeting GR and the AP-1 pathway may represent new therapeutic strategies for TN breast cancers

Les cancers triple négatif (TN) représente la forme la plus agressive des cancers du sein, avec un pourcentage de décès importants. Il existe une grande hétérogénéité au sein de cette maladie en termes de présentation clinique initiale, de caractéristiques biologiques, de sensibilité au traitement et d’évolution. Aucun progrès en survie n’a été réalisé depuis l’avènement des protocoles de chimiothérapie standards. En effet, malgré une bonne réponse initiale au traitement, 65% des patientes résistent aux thérapies actuelles et récidivent ce qui leur confère un pronostic particulièrement sombre. Il y a donc urgence à identifier de nouveaux protocoles de traitement et de nouvelles molécules efficaces pour ces patientes.Une stratégie de plus en plus intéressante actuellement est celle du repositionnement de composés médicaux qui n’étaient initialement pas destinés au traitement d’une maladie donnée. Cette approche a pour avantage de profiter de l’effort de recherche et développement initial extrêmement couteux et de profiter des études pharmacologiques déjà disponibles. J’ai ainsi effectué au cours de ma thèse un criblage de composés chimiques à haut débit sur 12 lignées de cancers du sein TN afin de prendre en compte leur hétérogénéité. A l’issue de ce crible, plusieurs composés se sont avérés intéressants de par leur potentiel anti-cancéreux. Plus particulièrement, des molécules psychoactives impliquées dans le métabolisme de la sérotonine (ie antidépresseurs, et notamment les inhibiteurs de recapture de la sérotonine-SSRI) sont apparues comme des « hits » forts.Suite à ces résultats, mon travail de thèse s’est orienté plus particulièrement vers la compréhension de l’activité de ces molécules et du métabolisme de la sérotonine dans nos modèles TN afin de comprendre pourquoi ces composés pouvaient présenter un intérêt dans le traitement de ces cancers. Différents aspects biologiques ont ainsi été investigués pour ces antidépresseurs. J’ai ainsi étudié le rôle exercé par la sérotonine sur mes modèles cellulaires. D’autre part, j’ai entrepris une cartographie des acteurs du métabolisme de la sérotonine afin de caractériser mes modèles. J’ai ainsi découvert deux récepteurs à la sérotonine majoritairement présents, HTR1D et HTR1B, qui ont fait l’objet de recherches approfondies. J’ai ainsi pu démontrer l’intérêt de ces deux récepteurs comme cibles thérapeutiques potentielles dans les cancers triple négatifs. Grace à une étude rétrospective j’ai pu mettre en évidence une corrélation statistiquement significative entre le niveau d’expression de chacun de ces deux récepteurs et la survie des patientes TN. Nous observons ainsi une nette discrimination entre les deux groupes de cancers exprimant peu ou fortement ces gènes. J’ai ainsi pu mettre en évidence que ces deux récepteurs représentent des biomarqueurs pronostics forts des patientes TN. L’étude immunohistochimique, a permis de confirmer la présence de ces récepteurs dans les tumeurs TN. Par ailleurs, j’ai pu identifier un micro ARN régulant l’expression de l’un des récepteurs dans les lignées TN. De façon cohérente, j’ai pu observer un effet pronostic significatif du niveau d’expression de ce micro ARN sur la survie des patientes TN. L’efficacité des composés de type SSRI et d’un antagoniste de nos deux récepteurs a pu être vérifiée sur des cultures ex vivo issues de PDX notamment résistantes aux chimiothérapies. L’évaluation préclinique de ces composés a pu être testée sur un premier modèle murin TN de type PDX mais n’a cependant pas permis de démontrer d’efficacité antitumorale in vivo. En effet, la complexité du métabolisme de la sérotonine, tout comme l’hétérogénéité biologique des TN requièrent des études plus approfondies afin de pouvoir faire la preuve de concept du ciblage thérapeutique de ces récepteurs et de la modulation du métabolisme de la sérotonine dans ces cancers. Ce travail fait l’objet d’un manuscrit en préparation pour publication dans le cadre de cette thèse
Triple negative breast cancer (TNBC) is the most aggressive form of breast cancers. It accounts for 15-20% of breast cancers. No progress in survival has been achieved since the advent of standard chemotherapy protocols. TNBC is an important clinical challenge. They have the worst outcome among breast cancer subgroups. Given their poor prognosis, their assumed hetetogeneity, and absence of any alternative specific targeted therapy, chemotherapy remains the only TNBC treatment. Despite an often good initial response to treatment, more than a half of patients do not achieve a pathological complete response, with a frequent and fast tumor relapse. Several therapeutic approaches have been identified preclinically, but none of these molecules have been shown to be effective on all of these patients. There is a urge for the identification of new treatments.An interesting strategy is the repurposing of medical compounds that were initially not intended for the treatment of a given disease. This strategy takes advantage of the extremely expensive initial research and development effort. This process is potentially efficient and cost-effective as previous clinical trials have been performed and pharmacokinetics/pharmacodynamics and toxicity have been already explored. In order to develop new treatment schemes we addressed the following question: Is there available drugs with strong activity in TNBC? To do so, we performed a high-throughput drug screening on 12 TNBC cell lines to reflect the dramatic heterogeneity of the disease. From this drug discovery program, several interesting compounds were identified with significant anti-tumor potential against TNBC. More particularly, psychoactive compounds regulating serotonin metabolism (ie antidepressant drugs and notably serotonin selective reuptake inhibitors-SSRIs) were found to be highly effective “hits”.My thesis work turned to the comprehension of serotonin implication in TNBC physiopathology to understand if modulating its metabolism could be of therapeutic interest for TNBC management. Different biological aspects were investigated concerning serotonin effects on TNBC cellular models (serotonin adjunction in vitro or endogenous synthesis inhibition). In addition, I established a comprehensive map of the serotonergic landscape in TNBC (biosynthetic capacity, transporters, receptors) that led to the identification of therapeutic targets that would be of interest in the treatment of cancer: HTR1D and HTR1B. Indeed, by blocking these promising targets (with chemical inhibitors or siRNA knockdown) we observed a strong reduction in cell viability in our large panel of TNBC cell lines. Remarkably, we found that their expression levels were associated to poor prognosis in breast cancer, and notably in TNBC subtype with huge dichotomy observed in the outcome, allowing future stratification of TNBC patient management and selection for further targeted therapies. These results pinpoint HTR1D and HTR1B as strong prognosis biomarkers in TNBC. Immunohistochemistry staining was also conducted to confirm the presence of these targets at the protein level in tumor samples. Moreover, I could identify a microRNA regulating one of these receptors: has-miR-599. Consistently, expression levels of this microRNA demonstrated a prognostic impact on TNBC survival. While ex vivo data of one SSRI and the dual antagonist of HTR1D/HTR1D receptors shown encouraging efficacy, their preclinical evaluation assessed in a TN PDX model could not allow to demonstrate any significant effect on tumor growth in vivo. As a matter of fact, serotonin metabolism is a complex system and TNBC heterogeneity does not permit to conclude on the therapeutic proof of concept of the serotonergic modulation in TNBC with this first attempt. A scientific manuscript of this work is being prepared for publication

Environ 15 % des cancers du sein triple négatif (TNBC) sont déficients en BRCA et présentent un déficit de réparation de l'ADN par recombinaison homologue (HRD) et une sensibilité accrue aux traitements génotoxiques. Nous avons émis l'hypothèse que les TNBC BRCA-déficients sont très sensibles aux médicaments induisant un stress réplicatif, ce qui pourrait ouvrir de nouvelles perspectives thérapeutiques. Nos résultats montrent que les TNBC déficients en BRCA1 (BRCA1-Def), ainsi que les lignées cellulaires de cancer de l'ovaire BRCA1-Def, ont montrés une sensibilité accrue à la gemcitabine. De manière notable, la gemcitabine a induit une augmentation de la mort cellulaire dans les cellules BRCA1-Def, associée à une gestion perturbée du stress réplicatif. En effet, jusqu'à 80 % des cellules BRCA1-Def présentaient un marquage ɣH2AX persistant même 48 h après le lavage de la gemcitabine, par rapport à leur homologue de lignée BRCA1-WT dans laquelle le marquage diminue considérablement. De plus, les cellules BRCA1-Def traitées à la gemcitabine ont montré un déséquilibre persistant entre les cellules RPA32-positives et ɣH2Ax-positives, suggérant un stress réplicatif non résolu dans ces cellules et la survenue d'une catastrophe réplicative dans une fraction substantielle des cellules. En outre, une fraction importante de cellules ɣH2AX+ présentait un marquage pannucléaire, dont le nombre augmentait régulièrement au fil du temps dans les cellules BRCA1-Def traitées à la gemcitabine, alors qu'il diminuait dans les cellules BRCA1-WT. Fait intéressant, près de 90% des cellules pannucléaires ɣH2AX étaient complètement négatives pour RPA32 et présentaient un fort marquage BrdU dans des conditions non dénaturantes, indiquant une accumulation importante d'ADN simple brin spécifiquement dans ces cellules. De manière notable, un nombre important de cellules ɣH2Ax pannucléaire étaient également négatives pour les foyers RAD51, mais étaient positives pour les foyers 53BP1 et FANCD2. Le paysage opposé a été observé dans les cellules BRCA1-WT dans lesquelles les cellules ɣH2AX pannucléaires étaient RAD51+, 53BP1- et FANCD2-. Ces résultats indiquent une réponse aiguë au stress réplicatif dans le contexte BRCA1-Def qui induit l'arrêt des fourches de réplication. Cela pourrait conduire à un effondrement de la fourche de réplication et éventuellement à des ruptures massives d'ADN double brin (DSB). Pour tester cette hypothèse, nous avons réalisé des expériences d'électrophorèse en champ pulsé qui ont clairement montré une accumulation importante de DSB dans les cellules BRCA1-Def 48h après le lavage de gemcitabine. Ces DSB ne résultaient pas du clivage apoptotique de l'ADN car le traitement conjoint avec la gemcitabine et l'inhibiteur de l'apoptose Z-VAD FMK n'a pas modifié le niveau de DSB, suggérant que les DSB résultaient d'une accumulation d'ADNsb non protégé. Ensuite, nous avons testé si l'accumulation d'ADNsb résultait d'une surrésection causée par une activité incontrôlée de l'exonucléase MRE11 dans la cellule BRCA-Def et avons appliqué un traitement conjoint de gemcitabine et Mirin. En fait, l'inhibition de MRE11 avec Mirin a entraîné une diminution spécifique du nombre de cellules présentant la coloration ɣH2AX pannucléaire. Enfin, nous avons noté que les cellules BRCA1-Def étaient sujettes à des glissements mitotiques conduisant à des catastrophes mitotiques illustrées par une accumulation importante de mitoses aberrantes et de micronoyaux dans ces lignées. De manière notable, les micro-noyaux ont montré une double coloration positive BrdU et ɣH2AX pannucléaire indiquant qu'ils correspondaient à la fragmentation des noyaux avec un niveau important d’ADNsb. Nous avons également pu montrer que l'hypersensibilité des cancers BRCA1-Def au stress réplicatif aigu est reproductible in vivo dans des modèles PDX, dont les coupes de tissus montraient un profil de marquage ɣH2AX pannucléaire, en corrélation avec leur statut de réponse à la gemcitabine
About 15% of triple negative breast cancers (TNBC) are BRCA defective and show Homologous Recombination DNA repair Deficiency (HRD) and increased sensitivity to genotoxic drugs. We hypothesized that BRCA-defective TNBC are highly sensitive to replicative stress inducing drugs, which could open therapeutic perspectives. Our results show that BRCA1-deficient (BRCA1-Def) TNBC, as well as BRCA1-Def ovarian cancer cell lines showed increased sensitivity to Gemcitabine. Noticeably, Gemcitabine induced increased cell death in BRCA1-Def cells, associated with mediocre replicative stress management. Indeed, up to 80% of BRCA1-Def cells displayed persistent gH2AX staining even 48h after washing off Gemcitabine, compared with their BRCA1-WT counterpart in which staining had decreased significantly. Furthermore, Gemcitabine treated BRCA1-Def cells showed a persistent imbalance between RPA32-positive and gH2Ax-positive cells, suggesting unresolved replication stress in these cells and occurrence of replication catastrophe in a substantial fraction of the cells. Furthermore, an important fraction of gH2AX+ cells displayed pan-nuclear staining, which numbers steadily increased over time in Gemcitabine treated BRCA1-Def cells, while they decreased in the BRCA1-WT counterpart. Interestingly, nearly 90% of gH2AX pan-nuclear cells were completely negative for RPA32 and showed a strong BrdU staining in non-denaturing conditions, indicating an important accumulation of single stranded DNA specifically in these cells. Noticeably, an important number of cells with pan-nuclear gH2Ax staining were also negative for RAD51 foci, but were positive for both 53BP1 and FANCD2 foci. The opposite landscape was observed in the BRCA1-WT cells in which gH2AX pan nuclear cells were RAD51+ and 53BP1- and FANCD2-. These results indicate an acute replicative stress response in the BRCA1-Def context that induces replication forks arrest. This could lead to replication fork collapse and possibly massive DNA Double Strand Breaks (DSB). To test this hypothesis, we performed Pulse Field Gel Electrophoresis experiments that clearly showed important accumulation of DSBs in the BRCA1-Def cells 48h after Gemcitabine release. These DSBs did not result from the apoptotic cleavage of DNA as joint treatment with Gemcitabine and the apoptosis inhibitor Z-VAD FMK did not modify the DSB level, suggesting that DSBs resulted from an accumulation of unprotected ssDNA. Next we tested whether the accumulation of ssDNA resulted from over-resection caused by uncontrolled activity of the exonuclease MRE11 in BRCA-Def cell and applied a joint treatment of Gemcitabine and Mirin. As a matter of fact, inhibition of MRE11 with Mirin resulted in a specific decrease of the number of cells presenting the pan-nuclear gH2AX staining. Finally, we noted that BRCA1-Def cells were prone to mitotic slippage leading to mitotic catastrophes illustrated by an important accumulation of micronuclei in these cells. Noticeably, micro-nuclei showed double positive BrdU and pan nuclear gH2AX staining indicating that they corresponded to fragmentation of nuclei with elevated ssDNA content. We have also been able to show that the hypersensitivity of BRCA1-Def cancers to acute replication stress is reproducible in vivo in PDX models, which displayed a pan-nuclear gH2AX staining profiles, in accordance with their Gemcitabine response status. Hence, we propose that pan-nuclear gH2Ax staining could be a marker of replication catastrophe in treated tumors and could possibly be considered as a biomarker of the response to replicative stress. Hence, in a BRCA-Def context Gemcitabine treatment has combined lethal consequences, massive replicative and mitotic catastrophe

Les cancers du sein triple-négatif (TNBC) (RE-, RP-, HER2) représentent 15% des cas de cancer du sein. Les patientes atteintes de TNBC sont traitées uniquement par chimiothérapie. A l’heure actuelle, il n’existe aucune thérapie ciblée efficace. Malgré une chimiosensibilité initiale, les rechutes sont fréquentes. Ainsi de nouveaux traitements sont nécessaires pour soigner ces patientes. Dans le cancer du sein, l’aspartyl protéase cathepsine D (cath-D), un marqueur de mauvais pronostic, est surexprimée par les cellules cancéreuses et est hyper-secrétée dans le microenvironnement tumoral. La cath-D stimule la prolifération des cellules cancéreuses, la croissance invasive des fibroblastes, la croissance tumorale, l’angiogenèse tumorale et la formation des métastases. Différentes études ont mis en exergue le rôle oncogénique de la cath-D extracellulaire dans le cancer du sein, suggérant qu’elle serait une cible thérapeutique d’intérêt. Afin de neutraliser sélectivement la forme sécrétée de la cath-D, le laboratoire a généré des anticorps humains IgG1 dirigés contre la cath-D par un crible de phage display (International patent N° PCT/EP2016/061454).Les principaux objectifs de ma thèse ont été i) de valider la cath-D comme une cible extracellulaire d’intérêt pour les patientes atteintes de TNBC, ii) d’évaluer les effets thérapeutiques et iii) de caractériser les mécanismes d’action des anticorps humains anti-cath-D.Nous avons montré que des niveaux élevés d'ARNm de CTSD sont corrélés à une survie sans récidive plus courte. Par analyse protéomique et étude immunohistochimique anti-cath-D réalisée sur Tissue Micro-Array, nous avons observé que la cath-D extracellulaire est détectée dans le microenvironnement tumoral des TNBC contrairement au tissu mammaire normal. Nos résultats mettent ainsi en exergue que la cath-D serait un biomarqueur tumoral extracellulaire, suggérant que les patientes atteintes de TBNC pourraient bénéficier d’une thérapie par des anticorps anti-cath-D. Par des analyses de SPECT-CT (Single Photon Emission Computed Tomography) et de biodistribution, nous avons validé que les anticorps humains anti-cath-D, F1 et E2, s’accumulent dans les xénogreffes de la lignée TNBC MDA-MB-231 chez la souris athymique. Les anticorps F1 et E2 inhibent la croissance tumorale des xénogreffes MDA-MB-231 et améliorent la survie des souris athymiques. Notre meilleur anticorps anti-cath-D, F1, inhibe également la croissance tumorale de deux lignées de TNBC PDX (patient-tumor derived xenografts). Au niveau mécanistique, l’anticorps F1 module le microenvironnement immunitaire dans les tumeurs issues des xénogreffes MDA-MB-231. L’ensemble de nos résultats suggèrent qu’une immunothérapie avec des anticorps humains anti-cath-D pourrait être une nouvelle approche thérapeutique pour les patientes atteintes de TNBC
Triple-negative breast cancer (TNBC) accounts for 15-20% of all breast cancer cases, and chemotherapy is the only available treatment. Thus identification of new therapeutic targets is required to improve TNBC outcome. In breast cancer, the aspartic protease cathepsin D (cath-D) is a marker of poor prognosis associated with metastatic risk. This protease is overexpressed by breast cancer cells and is abnormally hypersecreted into the tumor microenvironment. Cath-D affects both cancer and stromal cells in the breast tumor microenvironment by increasing the proliferation of breast cancer cells, fibroblast invasive outgrowth, tumor growth and angiogenesis, and metastasis formation. Many studies indicated that extracellular cath-D displays oncogenic activities, suggesting it could represent a novel therapeutic target in TNBC. In order to block its oncogenic actions, the laboratory generated human IgG1 antibodies against extracellular cath-D by phage display (International patent N° PCT/EP2016/061454). The aims of my PhD project was i) to validate the potential value of cath-D as a tumor-specific extracellular target in TNBC, ii) to evaluate the therapeutic activity, and iii) to characterize the mechanisms of action of these anti-cath-D human antibodies.We showed that elevated CTSD mRNA levels correlated with shorter recurrence-free survival. Using proteomics analysis and anti-cath-D immunohistochemistry performed on Tissue Micro-Array, we observed that extracellular cath-D was detected in the tumor microenvironment of TNBC, but not in matched normal breast stroma samples. Our results thus indicate that cath-D is a tumor cell-associated extracellular biomarker and strongly suggest that it could be a good candidate for antibody-based therapy in TNBC. We found that anti-cath-D human antibodies, F1 and E2, accumulated in TNBC MDA-MB-231 tumor xenografts in athymic mice by SPECT-CT (Single Photon Emission Computed Tomography) and biodistribution analysis. F1 and E2 antibodies inhibited tumor growth of MDA-MB-231 tumor xenografts and improved mice survival without apparent toxicity. F1, the best antibody candidate, inhibited tumor growth of two TNBC patient-derived xenografts (PDX). Mechanistically, F1 treatment modulates immune tumor microenvironment in the MDA-MB-231 tumor cell xenograft model. Together, our results indicate that antibody-based targeting of cath-D may have therapeutic efficacy for TNBC treatment

Les cancers du sein triple-négatifs (TNBC) représentent un sous-type de cancer du sein très hétérogène et agressif, pour lequel aucune thérapie ciblée n’a été montrée efficace à ce jour. La protéine arginine méthyltransférase 5 (PRMT5), une enzyme catalysant la méthylation des arginines protéiques, et son cofacteur, la protéine méthylosome 50 (MEP50), ont récemment été associés à des processus oncogéniques. Dans ce projet de thèse, nous analysons l’expression et la localisation de PRMT5 et de MEP50 dans une cohorte de 150 tumeurs mammaires, et étudions le potentiel thérapeutique de l’inhibition de PRMT5 dans les TNBC, à l’aide de siRNAs et d’un inhibiteur spécifique de PRMT5 : EPZ015666. Nous montrons que les protéines PRMT5 et MEP50 sont exprimées à un niveau similaire dans les TNBC que dans les tissus mammaires sains et que dans les autres sous-types de cancer du sein, mais avec une plus faible localisation nucléaire, suggestive d’une valeur pronostique de la localisation subcellulaire de PRMT5/MEP50. Nous mettons en évidence le potentiel thérapeutique de l’inhibition de PRMT5, seule ou en combinaison, pour un sous-ensemble de TNBC. Finalement, nous identifions de nouveaux partenaires protéiques potentiels de PRMT5/MEP50, dont la fonction mérite d’être plus précisément explorée dans le contexte des TNBC
Triple-negative breast cancers (TNBC) are highly heterogeneous and aggressive breast cancers for which no targeted therapy yet exists. Protein arginine methyltransferase 5 (PRMT5), an enzyme which catalyzes the methylation of arginines on histone and non‐histone proteins, and its cofactor methylosome protein 50 (MEP50), have recently been attributed oncogenic functions. This thesis analyzes PRMT5/MEP50 expression and localization in a cohort of 150 breast tumors, and explores the therapeutic potential of PRMT5 targeting in TNBC, using siRNA and the specific, small-molecule inhibitor EPZ015666. We show that TNBC express similar levels of PRMT5 and MEP50 proteins compared to healthy breast tissues and to other breast cancer subtypes, but with a distinctively low nuclear component, suggesting a prognostic value of PRMT5/MEP50 localization in breast cancers. We find PRMT5 to be a relevant therapeutic target, alone or in combination, for a subset of TNBC. Finally, we identify putative novel PRMT5/MEP50 partners, whose function merit further investigation in the context of TNBC

Les cancers du sein triple négatifs (TNBC) ne bénéficient d’aucune thérapie ciblée et restent incurables. L’identification de nouvelles cibles moléculaires diagnostiques et surtout, thérapeutiques constitue donc un enjeu majeur pour le traitement de ces cancers. Fra-1 et Fra-2, deux constituants du complexe transcriptionnel AP-1, sont surexprimés dans les TNBC où ils participent à l’agressivité tumorale et/ou la métastatisation. Les gènes cibles de Fra-1 et Fra-2, ainsi que les mécanismes moléculaires via lesquels ils gouvernent la transcription de leurs gènes cibles sont très peu caractérisés. Dans ce contexte, l’objectif général de ma thèse à été d’identifier les gènes codants sous contrôle de Fra-1 et/ou Fra-2 et de caractériser les sites de fixation de Fra-1 et Fra-2 sur la chromatine pour identifier des cibles directes, en combinant des approches transcriptomiques et génomiques combinées à l’interférence à l’ARN dans la lignée modèle MDA-MB231. Les résultats obtenus, associés à l’analyse de banques de données humaines, ont permis la sélection de gènes cibles pour les études mécanistiques et fonctionnelles. Le gène HMGA1, choisi en raison de son rôle maintenant bien établi dans l’agressivité des tumeurs épithéliales, a fait l’objet d’une étude portant sur les mécanismes transcriptionnels gouvernés par Fra-1 et/ou Fra-2 pour sa régulation. L’étude fonctionnelle a été focalisée sur CD68 dont l’expression est fortement induite par Fra-1 et Fra-2. CD68 code pour une protéine transmembranaire dont la fonction n’est pas clairement établie et dont l’implication dans le phénotype tumoral n’a jamais été étudiée
Triple negative breast cancers (TNBC) are characterized by a poor prognosis and no targeted therapy is currently available. The identification of new diagnostic and therapeutic targets is crucial for the treatment of these cancers. Fra-1 and Fra-2, two members of the AP-1 transcriptional complex, are frequently overexpressed in TNBC, where they contribute to the tumorigenic phenotype. The panel of genes under the control of Fra-1 and/or Fra-2 in TNBC, as well as the molecular mechanisms by which they control their target gene expression are mostly unknown. The aim of my thesis was to identify the panel of genes controlled by Fra-1 and/or Fra-2 in TNBC and to characterize the binding sites of Fra-1 and Fra-2 on chromatin to select direct targets for further studies, by using transcriptomic and ChIP-seq approaches combined to RNAi in the model cell line MDA-MB231. The results allowed us to select target genes for transcriptional and functional studies. The study of the transcriptional mechanisms governed by Fra-1 and/or Fra-2 was carried out on the HMGA1 gene, already known for its crucial role in the aggressiveness of epithelial tumours. The fonctional study was focused on CD68, as its expression in highly induced by Fra-1 and Fra-2. CD68 encodes a transmembrane protein which cellular fonction is still not known and its potential role in tumorigenesis has not been studied yet