Étude de l'association entre la consommation d'alcool et le risque de cancer du sein à travers la méthylation de l'ADN.

Study of the association between alcohol consumption and breast cancer risk through DNA methylation.

• Auteur / Autrice : Dzevahira Dragic
• Direction : Gianluca Severi
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Epidémiologie
• Date : Inscription en doctorat le 30/09/2021
• Etablissement(s) : université Paris-Saclay en cotutelle avec Université Laval
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Santé Publique
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Centre de Recherche en épidémiologie et Santé des populations
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : Exposome et hérédité
• Partenaire(s) de recherche : référent : Faculté de médecine

Mots clés

Mots clés libres

Méthylation de l'ADN

Cancer du sein

Consommation d'alcool

DNA methylation

Breast cancer

Alcohol consumption

Résumé

La consommation d'alcool est une activité sociale répandue dans le monde qui peut avoir de nombreux effets néfastes sur la santé, notamment le développement de cancers. En 2020, environ 4,4% des nouveaux cas de cancer du sein étaient attribuables à la consommation d'alcool, mais le mécanisme biologique derrière cette association n'est pas bien défini. L'objectif global de cette thèse était d'étudier si l'effet de la consommation d'alcool sur le risque de cancer du sein passe par la méthylation de l'ADN, un mécanisme épigénétique qui influence l'expression des gènes. Tout d'abord, nous avons réalisé une revue systématique de la littérature pour identifier les études ayant évalué l'association entre la consommation d'alcool et la méthylation de l'ADN à l'échelle du génome entier dans le sang. Ensuite, nous avons réalisé une étude d'association à l'échelle de l'épigénome (EWAS) sur la consommation d'alcool dans une étude cas-cohorte incluant 1760 femmes de la cohorte française E3N-Générations dont 1059 cas de cancer du sein diagnostiqués après la collecte de sang et 701 non-cas issus d'une sous-cohorte. Les données sur la consommation d'alcool ont été collectées en 1993 et les niveaux de méthylation de l'ADN ont été mesurés pour plus de 850 000 sites répartis à travers le génome en utilisant les échantillons prélevés entre 1995 et 1999. Enfin, à partir des sites CpG identifiés dans l'EWAS, nous avons sélectionné ceux également associés au risque de cancer du sein pour réaliser des analyses de médiation. Onze études transversales ont été incluses à la revue de la littérature avec un nombre de participants très variable. De nombreux sites CpG différentiellement méthylés ont été identifiés, dont quinze observés dans au moins quatre études. Ces sites étaient situés dans les gènes SLC7A11, SLC43A1, ANP32B, MCM2, HNRNPA1, SLC1A5, SNORD30, SNORD47, TRA2B, DYRK2, PHGDH, CCDC71 et étaient tous hypométhylés avec une consommation d'alcool plus importante. Dans notre étude cas-cohorte, nous avons identifié 19 255 CpG associés à la consommation d'alcool et la majorité étaient hypométhylés lorsque la consommation d'alcool augmentait. Parmi ces sites, 591 ont également été identifiés dans au moins une autre EWAS de la littérature et au moins six études ont rapporté des sites dans les gènes SLC7A11, ANP32B, MCM2, HNRNPA1, SNORD30 et TRA2B. Ensuite, en utilisant la même étude cas-cohorte nous avons évalué si l'association entre consommation d'alcool et risque de cancer du sein est médiée par des modifications de la méthylation de l'ADN. Ces analyses ont été limitées aux femmes ménopausées, le sous-groupe dans lequel on observe l'association entre consommation excessive d'alcool (>20 g/jour) et risque de cancer du sein. Nous avons observé que parmi les CpGs associés à une consommation excessive d'alcool dans notre EWAS, 3522 étaient associés au risque de cancer du sein chez les femmes ménopausées. Les analyses de médiation ont montré que l'association entre consommation excessive d'alcool et risque de cancer du sein était médiée par plusieurs sites CpG et que pour la majorité de ces sites l'effet indirect était négatif. Quelques sites CpG ayant un effet médiateur augmentant le risque de cancer du sein ont également été identifiés (cg01890836 [MPRIP], cg00011513 [LCE5A], cg01278873 [ZNF233], cg06983052 [LRRC8D], cg06061791 [UQCRFS1], cg02801114 [TPD52L1], cg08324152). Ces sites CpG pourraient être des biomarqueurs intéressants de la consommation d'alcool et du risque de cancer du sein qui méritent d'être évalués dans des recherches approfondies. Bien que nos analyses soient exploratoires, car elles se basent sur une sélection de sites CpG, l'observation que l'effet direct de la consommation excessive d'alcool sur le risque de cancer du sein est bien plus important que l'effet indirect à travers la méthylation de l'ADN, suggère qu'il existe d'autres mécanismes biologiques plus importants sous-jacents l'association.

Alcohol consumption is a widespread social behaviour worldwide that can have many adverse effects on health, including the development of cancers. In 2020, around 4.4% of new cases of breast cancer were attributable to alcohol consumption, but the biological mechanism behind this association is not well defined. The overall aim of this thesis was to investigate whether the effect of alcohol consumption on breast cancer risk is mediated by DNA methylation, an epigenetic mechanism that influences gene expression. First, we systematically reviewed the literature to identify studies that evaluated the association between alcohol consumption and genome-wide DNA methylation in blood. Next, we performed an epigenome-wide association study (EWAS) on alcohol consumption in a case-cohort study including 1,760 women from the French E3N-Generations cohort of which 1,059 were breast cancer cases diagnosed after blood collection and 701 were non-cases from a sub-cohort. Data on alcohol consumption were collected in 1993, and DNA methylation levels were measured at over 850,000 sites across the genome using samples taken between 1995 and 1999. Finally, from the CpG sites identified in the EWAS, we selected those also associated with breast cancer risk for mediation analyses. Eleven cross-sectional studies were included in the literature review, with widely varying numbers of participants. Numerous differentially methylated CpG sites were identified, including fifteen observed in at least four studies. These sites were located in the SLC7A11, SLC43A1, ANP32B, MCM2, HNRNPA1, SLC1A5, SNORD30, SNORD47, TRA2B, DYRK2, PHGDH, CCDC71 genes and were all hypomethylated with higher alcohol consumption. In our case-cohort study, we identified 19,255 CpGs associated with alcohol consumption, and the majority were hypomethylated as alcohol consumption increased. Of these sites, 591 were also identified in at least one other EWAS in the literature, and at least six studies reported sites in the SLC7A11, ANP32B, MCM2, HNRNPA1, SNORD30, and TRA2B genes. Next, using the same case-cohort study we assessed whether changes in DNA methylation mediate the association between alcohol consumption and breast cancer risk. These analyses were restricted to post-menopausal women, the sub-group in which the association between excessive alcohol consumption (>20 g/day) and breast cancer risk is observed. We observed that among the CpGs associated with excessive alcohol consumption in our EWAS, 3,522 were associated with breast cancer risk in postmenopausal women. Mediation analyses showed that the association between excessive alcohol consumption and breast cancer risk was mediated by several CpG sites; and that for the majority of these sites, the indirect effect was negative. A few CpG sites with a mediating effect increasing breast cancer risk were also identified (cg01890836 [MPRIP], cg00011513 [LCE5A], cg01278873 [ZNF233], cg06983052 [LRRC8D], cg06061791 [UQCRFS1], cg02801114 [TPD52L1], cg08324152). These CpG sites could be interesting biomarkers of alcohol consumption and breast cancer risk that deserve further investigation. Although our analyses are exploratory, as they are based on a selection of CpG sites, the observation that the direct effect of excessive alcohol consumption on breast cancer risk is much greater than the indirect effect through DNA methylation suggests that there are other more important biological mechanisms underlying the association.