Etude de l’influence du stroma BRCA1 muté sur les étapes précoces de transformation tumorale dans le modèle du cancer du sein

Influence of BRCA1-mutated stroma on the early steps of the tumoral transformation in the breast cancer model.

• Auteur / Autrice : Lucie Portier
• Direction : Frank Griscelli
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Immunologie
• Date : Soutenance le 13/12/2017
• Etablissement(s) : Université Paris-Saclay (ComUE)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Innovation thérapeutique : du fondamental à l'appliqué (Châtenay-Malabry, Hauts-de-Seine ; 2015-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Modèles de cellules souches malignes et thérapeutiques (Villejuif, Val-de-Marne ; 2015-....)
• Partenaire(s) de recherche : établissement opérateur d'inscription : Université Paris-Sud (1970-2019)
• Jury : Président / Présidente : He Lu
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Frank Griscelli, Ivan Bièche, Catherine Monnot, Brigitte Bressac-de Paillerets, Annelise Bennaceur-Griscelli
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Ivan Bièche, Catherine Monnot

Mots clés

Mots clés contrôlés

Néovascularisation

Micro-environnement tumoral

Cellules stromales mésenchymateuses

Cancer du sein

Mots clés libres

Cancer du sein

Mutation BRCA1

Cellules souches mésenchymateuses

Microenvironnement tumoral

Angiogenèse

Transition épithéliomésenchymateuse

Breast cancer

BRCA1 mutation

Mesenchymal stem cells

Tumor microenvironment

Angiogenesis

Epithelial mesenchymal transition

Résumé

L’objectif de ce travail a consisté à évaluer le rôle d’un microenvironnement avec une haplo-insuffisance hétérozygote du gène BRCA1 dans les événements précoces de la transformation tumorale du cancer du sein. Dans ce but, nous avons modélisé un stroma BRCA1-muté en utilisant des cellules souches / stromales mésenchymateuses (MSCs) obtenues par différenciation de cellules souches pluripotentes induites (iPSCs) issues d’une patiente porteuse de la mutation (MSCs BRCA1+/-). Ces cellules mutées pour BRCA1 ont été comparées à des MSCs sans la mutation (MSCs BRCA1+/+) générées à partir d’iPSCs BRCA1+/+. Ce travail de thèse a porté sur l’influence du stroma BRCA1-muté à travers deux axes : le caractère pro-angiogénique des MSCs BRCA1+/- et l’induction d’une transition épithélio-mésenchymateuse (TEM) sur des cellules mammaires normales (HME1).Nous montrons que les MSCs BRCA1-muté présentent des propriétés pro-angiogéniques significativement augmentées en surexprimant le facteur hypoxique HIF-1α et des facteurs de la famille du VEGF, PDGF et Angpt se traduisant par des capacités augmentées à former des structures vasculaires in vitro et in vivo. Les MSCs BRCA1-muté présentent également des capacités migratoires supérieures en produisant et sécrétant la périostine (POSTN), une protéine de la matrice extracellulaire impliquée dans l’adhésion, la motilité et la migration cellulaires. Ces capacités ont été validées par une approche de siRNA spécifique pour la POSTN. In vivo, nous montrons que la co-injection de MSCs BRCA1-muté et de cellules malignes mammaires murines (4T1-Luc-GFP) a permis d’augmenter significativement la croissance tumorale et la formation de métastases pulmonaires. Ces résultats sont corrélés avec la détection de la POSTN in situ et avec la formation d’un réseau vasculaire tumoral développé, quantifié par marquage du CD34. Par ailleurs nous avons démontré qu’un surnageant de MSCs BRCA1+/- peut induire une TEM des cellules HME1 en favorisant l’acquisition d’un phénotype souche cancéreux (CD24Low/CD44High) et en accélérant leur migration. Enfin nous avons initié la production in vitro d’organoïdes mammaires en utilisant des MSCs et des HME1 afin d’étudier plus précisément les mécanismes moléculaires de cette TEM après contact et des possibles événements précoces de la transformation maligne. Nos résultats indiquent que les MSCs peuvent participer à l’initiation tumorale et à la progression métastatique dans un contexte d’une mutation hétérozygote du gène BRCA1. La POSTN pourrait représenter à la fois un marqueur pronostique mais également une cible thérapeutique pour ces cancers du sein héréditaires.

The aim of this study was to evaluate the role of a BRCA1 heterozygous haplo-deficient microenvironment in the early events of tumour transformation of breast cancer. For this purpose we modeled a BRCA1-mutated stroma using mesenchymal stem / stromal cells (MSCs) obtained by differentiation of induced pluripotent stem cells (iPSCs) from a patient carrying the mutation (MSCs BRCA1+/-). These BRCA1-mutated cells were compared to MSCs without the mutation (MSCs BRCA1+/+) generated from iPSCs BRCA1+/+. This study focuses on two aspects of BRCA1-mutated stroma, namely the pro-angiogenic properties of BRCA1+/- MSCs and the induction of an epithelial-mesenchymal transition (EMT) on normal breast cells (HME1).We have shown that BRCA1-mutated MSCs exhibit enhanced pro-angiogenic properties by overexpressing the hypoxic factor HIF-1α and factors from VEGF, PDGF and Angpt families resulting in increased capacities to form vascular structures in vitro and in vivo. BRCA1-mutated MSCs exhibit also higher migratory capabilities by production and secretion of periostin (POSTN), an extracellular matrix protein, which is involved in cell adhesion, motility and migration. These capacities have been validated by a specific siRNA approach for POSTN. In vivo, the coinjection of BRCA1-mutated MSCs with murine breast cancer cell line (4T1-Luc-GFP) promotes tumour growth and the formation of lung metastases. These results are correlated with in situ POSTN detection and with the formation of a developed tumour vascular network, quantified by CD34 staining. We also demonstrated that supernatant of BRCA1+/- MSCs can induce an EMT on HME1 cells by promoting the acquisition of stemness properties (CD24Low/CD44High) and accelerating their migration. Finally we initiated the in vitro production of mammary organoids using MSCs and HME1 in order to study more precisely the molecular mechanisms of this EMT after contact and possible early events of the malignant transformation. These results indicate that MSCs can participate to tumour initiation and metastatic progression in heterozygous BRCA1-mutated background. POSTN could represent a prognostic marker and a therapeutic target for these hereditary breast cancers.