Caractérisation clinico-pathologique, moléculaire et biologique de l'hétérogénéité tumorale et stromale du carcinome mammaire infiltrant de type lobulaire

Clinico-pathological, molecular and biological characterization of tumor and stromal heterogeneity in breast invasive lobular carcinoma

• Auteur / Autrice : Lounes Djerroudi
• Direction : Anne Vincent-Salomon, Fatima Mechta-Grigoriou
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie moléculaire et cellulaire
• Date : Soutenance le 15/12/2023
• Etablissement(s) : Université Paris sciences et lettres
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Structure et dynamique des systèmes vivants (Gif-sur-Yvette, Essonne ; 2015-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Génétique et biologie du développement (Paris ; 2009-....)
• Partenaire(s) de recherche : établissement opérateur d'inscription : Institut Curie (Paris ; 1978-....)
• Jury : Président / Présidente : Catherine Muller
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Anne Vincent-Salomon, Fatima Mechta-Grigoriou, Corinne Bousquet, Christine Desmedt, Frédérique Penault-Llorca
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Catherine Muller, Corinne Bousquet

Mots clés

Mots clés libres

Fibroblastes associés au cancer

Cancer du sein

Carcinome lobulaire infiltrant

E-Cadhérine

Lymphocytes T CD8 résidents mémoires

HER2-Low

Cancer-Associated fibroblast

Breast cancer

Invasive lobular carcinoma

E-Cadherin

Resident memory CD8 T cells

HER2-Low

Résumé

Le carcinome lobulaire infiltrant (CLI) est le deuxième type le plus fréquent de cancer du sein, représentant approximativement 8000 cas par an en France. Il est caractérisé par des cellules tumorales dyscohesives, en lien avec une inactivation de la E-cadhérine (molécule d’adhésion intercellulaire codée par le gène CDH1). Les CLI présentent des caractéristiques clinico-pathologiques distinctes de celles des carcinomes infiltrants de type non spécifique (CI-TNS) (type le plus fréquent de cancer du sein), notamment des amplifications plus rares d’HER2 (<5%), ainsi que des caractéristiques stromales spécifiques (faible réaction stromale, lymphocytes infiltrant la tumeur (TILs) associés à un mauvais pronostique). Les enjeux médico-scientifiques actuels pour ce cancer sont (1) l’amélioration de la reproductibilité du diagnostic, restant suboptimale en raison de l’hétérogénéité des méthodes diagnostiques et de la maladie lobulaire elle-même, et (2) la découverte de stratégies thérapeutiques ciblant spécifiquement certaines particularités histo-biologiques des CLI ; ces deux objectifs nécessitant d’avoir (3) une meilleure compréhension de l’hétérogénéité tumorale des CLI, incluant celle du micro-environnement tumoral (MET). Dans ce contexte, nous avons réalisé une première étude de corrélation clinico-histomoléculaire des mutations de la E-cadhérine (visant à affiner les critères diagnostiques des CLI), une seconde étude centrée sur les CLI avec faible expression d’HER2, dits « HER2-low » (pouvant représenter une opportunité thérapeutique), et enfin, une étude de caractérisation du MET des CLI. Pour cela, nous nous sommes appuyés sur une série rétrospective de 251 patientes de l’institut curie, opérées pour un CLI entre 2005 et 2008. Un profilage mutationnel a été réalisé à partir d'un séquençage RNAseq. Des TMA ont été constitués pour 158 CLI et 77 CI-TNS ER+ de notre institut, pour réaliser des immunohistochimies comparatives de marqueurs de CAF et de cellules immunes. Pour étudier le MET avec une haute résolution, six CLI classiques ont été analysés par scRNAseq. Un atlas single cell composé de CLI et de CI-TNS venant de données publiques a également été constitué et utilisé pour déconvoluer de larges séries rétrospectives de CLI et de CI-TNS avec données RNAseq (TCGA). Concernant la corrélation histomoléculaire des mutations de la E-cadhérine, nous retrouvions une association entre les mutations non tronquantes et une expression diffuse de la E-cadhérine, ainsi qu’un mauvais pronostic (survenue de métastase et mortalité spécifique) associé aux mutations tronquantes en analyse multivarié. Concernant HER2, les CLI étaient moins fréquemment HER2-low que les CI-TNS (40.6% vs 46.3%) et cette catégorie était exclusivement associée à la présence de (rares) mutations ERBB3. Sur le plan du MET des CLI, nous avons mis en évidence que (1) le contenu en CAF des CLI était hétérogène, dépendant de certaines caractéristiques histopathologiques des tumeurs, (2) les CLI avaient plus de CAF inflammatoires et moins de CAF myofibroblastiques que les CI-TNS ER+, en lien avec (3) l'altération d'un mécanisme précédemment non décrit impliquant la E-cadhérine dans la plasticité des CAF, (4) le contenu en CAF dans les CLI impactait le mode d’organisation spatiale des TILs, lui-même impactant le pronostic, et enfin, (5) l'absence de bon pronostic associé aux TILs dans les CLI pourrait être partiellement lié à un mécanisme d’échappement immunitaire induit par l'inactivation de la E-cadhérine. En conclusion, l’inactivation de la E-cadhérine façonne les spécificités du MET des CLI, ainsi que certaines caractéristiques des cellules tumorales telle que la biologie d’HER2. La caractérisation précise du statut mutationnel de CDH1 peut par ailleurs rendre compte d’une partie de l’hétérogénéité clinique et histo-phénotypique des CLI. Nos résultats pourraient contribuer, in fine, à améliorer l’efficacité diagnostique ainsi que le ciblage thérapeutique des CLI.

Invasive lobular carcinoma (ILC) is the second most common type of breast cancer, accounting for approximately 8,000 cases per year in France. It is characterized by dyscohesive tumor cells, linked to inactivation of E-cadherin (an intercellular adhesion molecule encoded by the CDH1 gene). ILC presents clinicopathological features distinct from invasive breast carcinoma of no special type (IC-NST) (the most common type of breast cancer), including rarer HER2 amplifications (<5%), as well as specific stromal features (weak stromal reaction, tumor-infiltrating lymphocytes (TILs) associated with poor prognosis). Current medico-scientific challenges for this cancer are (1) the improvement of diagnostic reproducibility, which remains suboptimal due to the heterogeneity of diagnostic methods and lobular disease itself, and (2) the discovery of therapeutic strategies specifically targeting histobiological features of ILCs; these two objectives requiring (3) a better understanding of the tumor heterogeneity of ILCs, including that of the tumor microenvironment (TME). In this context, we carried out an initial clinico-histo-molecular correlation study of E-cadherin mutations (aimed at refining diagnostic criteria for ILCs), a second study focusing on HER2 expression in ILCs (tumors with low HER2 expression, known as ''HER2-low'', being poorly described in ILCs and representing potential therapeutic opportunities), and finally, a study characterizing the TME of ILCs. To do this, we leveraged a retrospective series of 251 patients who underwent surgery at Institut Curie for primary ILC between 2005 and 2008, and who had frozen material available for RNA sequencing. Mutational profiling was performed using RNAseq data. TMAs were set up for 158 ER+ ILCs and 77 ER+ IC-NSTs from our institute, to perform comparative immunohistochemistry of CAF and immune cell markers. For a high-resolution TME study, six classical ILCs were analyzed by single cell RNAseq. A single-cell atlas of ILCs and IC-NSTs from public dataset was also constructed and used to deconvolute large retrospective series of ILCs and IC-NSTs with RNAseq data (TCGA). With regard to E-cadherin mutations, we found that the type of mutation had a major impact on E-cadherin expression (non-truncating mutations were associated with diffuse E-cadherin expression), but also on survival (truncating mutations being an independent prognostic factor associated with metastatic risk and cancer-related mortality). With regard to HER2, ILCs were less frequently HER2-low than IC-NSTs (40.6% vs. 46.3%), and this category was exclusively associated with the presence of (rare) ERBB3 mutations. Regarding the TME of ILCs, we found that (1) the CAF content of ILCs was heterogeneous, depending in particular on two histopathological features of the tumor (the histological subtype of ILCs and tumor cellularity), (2) ILCs had more inflammatory CAFs and fewer myofibroblastic CAFs than ER+ IC-NSTs, (3) this particular characteristic depended on a previously undescribed mechanism involving E-cadherin in CAF plasticity, (4) CAF content in ILCs impacted the spatial organization of TILs, itself impacting prognosis, and finally, (5) the lack of good prognosis associated with TILs in ILCs could be partly linked to an immune escape mechanism related to E-cadherin inactivation in tumor cells. In conclusion, E-cadherin inactivation shapes the TME specificities of ILCs, as well as some tumor cell characteristics such as HER2 biology. Precise characterization of CDH1 mutational status may also account for some of the clinical and histo-phenotypic heterogeneity of ILCs. The findings of our work could ultimately contribute to improve the diagnostic efficacy and therapeutic targeting of ILCs.