Identification and characterization of key epigenetic drivers of breast cancer

Identification et caractérisation des gènes régulateurs épigénétiques jouant un rôle "moteur" dans le cancer du sein Le cancer du sein (CS) est le cancer le plus fréquent et la principale cause de décès par cancer chez les femmes. Les CS peuvent être stratifiés, en fonction de l'expression de récepteurs hormonaux, en sous-types dont le phénotype, l'expression génique et le pronostic varient. Une combinaison de facteurs environnementaux, génétiques et épigénétiques contribuent au développement du CS. Le séquençage de génomes tumoraux a révélé que les gènes régulateurs épigénétiques (GREs) sont fréquemment mutés dans les cancers. Notre équipe a confirmé et étendu cette découverte en révélant des fréquentes mutations et altérations du nombre de copies et de l'expression des GREs dans les cancers, y compris le CS. Ceci suggère l'implication de ces altérations dans le développement et les caractéristiques des cancers et souligne la nécessité de valider les rôles de ces altérations. En raison de leur rôle clé dans le contrôle de l'expression génique et l’identité cellulaire, les dérégulations épigénétiques peuvent contribuer à différents phénotypes associés aux cancers tels que l'émergence de cellules souches cancéreuses (CSC). Les CSCs sont caractérisées par une plasticité élevée et une capacité à former et maintenir les tumeurs. Ainsi ils jouent un rôle dans l’émergence de phénotypes cancéreux agressifs et représentent un défi pour éradiquer les cancers. Cependant, les dérégulations d’ERGs « moteurs » des cancers et des CSC du sein sont peu caractérisées. Les objectifs de ma thèse sont de (i) identifier les altérations des GREs ayant un potentiel rôle moteur (« épidrivers ») dans le CS et ses sous-types, (ii) identifier les épidrivers putatifs de la plasticité des cellules (cancéreuses) et l'acquisition de caractéristiques des CSCs du sein, et (iii) caractériser le rôle d'au moins un potentiel épidriver. À cette fin, nous avons appliqué une approche in-silico qui nous a permis d’identifier les GREs jouant potentiellement un rôle moteur dans les CS sur la base de la fréquence de leurs aberrations génétiques et d'expression dans le CS et ses sous-types. Ensuite, nous avons effectué un criblage CRISPR/Cas9 ciblant 426 GREs dans des cellules mammaires non tumorigènes, ce qui a permis d’identifier des GREs pouvant être impliqués dans l'émergence de cellules exprimant des marqueurs des CSC du sein. On a validé que la délétion de l'un de ces épidrivers putatifs, le modificateur d’histone BAP1, permet l'acquisition de marqueurs des CSC du sein dans des cellules mammaires. La caractérisation du transcriptome, de l'épigénome et du phénotype des cellules suite à la perte de BAP1 a permis de révéler des changements transcriptomiques et d'accessibilité de la chromatine ayant un impact sur le cycle et l'organisation cellulaire, la structure membranaire et la glycosylation. Ensuite, afin de comprendre le rôle de BAP1 dans la progression du CS, nous avons démontré que la délétion de BAP1 dans des cellules du CS mène également à un enrichissement en marqueurs de CSCs et une dérégulation transcriptionnelle de plusieurs voies liés à la tumorigenèse et les phénotypes agressifs. Enfin, nous avons établi plusieurs outils permettant de valider et caractériser le rôle des épidrivers putatifs du CS. Ceci comprend une approche d'activation par CRISPR pour l'évaluation du rôle de l'amplification/surexpression des GREs, ainsi que la génération de modèles organoïdes et tumoroïdes dérivés d'échantillons de tissus mammaires et des tumeurs du CS, qui permettront la caractérisation du rôle des épidrivers dans des modèles ex-vivo. Ces travaux élargissent les connaissances sur les dérégulations épigénétiques en CS et ses sous-types et dévoilent différents épidrivers potentiels associés à des résultats cliniques défavorables et à l'acquisition de cellules exprimant des marqueurs des CSCs, notamment BAP1 dont le rôle a été caractérisé. Ces résultats constituent une base pour la découverte de biomarqueurs et le ciblage thérapeutique des mécanismes épigénétiques contribuant aux CS.