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EXPRESSION ET FONCTIONS DES GALECTINES DANS LE CANCER DU SEIN

Grosset, Andrée-Anne (2016). EXPRESSION ET FONCTIONS DES GALECTINES DANS LE CANCER DU SEIN Thèse. Québec, Université du Québec, Institut national de la recherche scientifique, Doctorat en virologie et immunologie, 259 p.

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Résumé

La résistance à l’apoptose par les agents chimiothérapeutiques est un obstacle majeur dans le traitement des formes agressives du cancer du sein. Récemment caractérisée dans la glande mammaire, l’expression de la galectine-7 est exclusive aux sous-types de carcinomes mammaires associés à un mauvais pronostic. De plus, l’injection de cellules du cancer du sein qui surexpriment la galectine-7 augmente les métastases osseuses et pulmonaires, tout en diminuant le taux de survie des souris. Le mécanisme moléculaire par lequel la galectine-7 augmente la dissémination du cancer du sein reste toutefois inconnu. Bien que les galectines soient très bien connues pour leur rôle dans la liaison des récepteurs de la membrane cellulaire, plusieurs études démontrent que les galectines intracellulaires exercent d’importantes fonctions dans les cellules cancéreuses. Cependant, quelles que soient leur localisation, la capacité des galectines à moduler les voies apoptotiques semble au coeur même de leurs fonctions pro-tumorales.

Le premier objectif de notre travail vise à étudier la distribution intracellulaire de la galectine-7 et caractériser sa fonction anti-apoptotique dans les cellules du cancer du sein. Le deuxième objectif comporte l’analyse de la signature des galectines dans les différents sous-types du cancer du sein. Il est d’autant plus important que les membres de la famille des galectines, de par leur structure à la fois similaire globalement et distincte en régions précises, peuvent être compensatoires ou antagonistes.

Pour ce faire, nous avons construit une série de mutants ponctuels de la galectine-7 et porté une attention particulière au mutant R74S. Ce mutant s’exprime de façon préférentielle dans le cytosol des cellules du cancer du sein. Contrairement à la forme normale de la galectine-7, ce mutant est incapable de se déplacer à la mitochondrie ou dans le noyau. Nos résultats démontrent que la mutation n’altère pas la fonction anti-apoptotique de la galectine-7 dans les cellules du cancer du sein traitées avec la doxorubicine, le chlorure de cobalt ou l’étoposide. De façon surprenante, la galectine-7 normale et mutée diminuent la translocation de p53 au noyau et l’expression de p21, un gène cible de p53, suite au traitement à la doxorubicine. L’utilisation d’un inhibiteur du protéasome suggère que la galectine-7 contrôle la dégradation protéasomale de p53, possiblement via une interaction directe avec p53. Par la suite, nous avons évalué l’expression en ARNm et en protéine des différents membres de la famille des galectines, dans le cancer du sein. Les études in silico indiquent que lgals1 et lgals3 sont associés à un mauvais pronostic pour les sous-types les plus agressifs. De par la construction de micromatrices tissulaires, comprenant 213 tumeurs de patientes différentes, nous avons déterminé que l’expression stromale des galectines 1, 3 et 9 est exclusive aux sous-types HER-2 positif et triple-négatif. Lorsqu’épithéliales, les galectines 1, 3, 8 et 9 sont restreintes au cytosol ou retrouvées dans le cytosol et le noyau. Cette localisation est d’autant plus importante que la galectine-1 nucléaire est associée à un faible taux de survie, à l’inverse de la galectine-8 nucléaire qui est associé à un bon pronostic. La nécessité d’analyser les différents membres des galectines est confirmée par l’observation de la survie de 5 ans sans maladie et sans métastase de 100% des patientes atteintes d’un cancer triple-négatif, positif pour les galectines 1 et 8 nucléaires, ce qui indique une dominance du phénotype de la galectine-8.

Ces résultats mettent en évidence l’existence d’un nouveau mécanisme par lequel la galectine-7 module la survie des cellules de cancer du sein et suggèrent que la galectine-7 cytosolique pourrait être une cible potentielle afin d’améliorer l’efficacité des agents chimiothérapeutiques pour le traitement des sous-types agressifs du cancer du sein. De plus, nos données cliniques suggèrent que les galectines ont une utilité clinique comme indicateurs de la progression de la maladie dans le cancer du sein.

Abstract

Resistance to apoptosis induced by chemotherapeutic agents is a major obstacle in the treatment of aggressive forms of breast cancer. Recently characterized in the mammary gland, the expression of galectin-7 is exclusive to subtypes of breast carcinomas associated with a poor prognosis. In addition, injection of breast cancer cells that overexpress galectin-7 increases bone and lung metastasis, while decreasing the mouse survival. The molecular mechanism by which galectin-7 increases the spread of breast cancer remains unknown. Although galectins are well known for their role in the binding of receptors on the cell membrane, several studies show that intracellular galectins have important functions in cancer cells. However, whatever their location, the ability of galectins to modulate apoptotic pathways seems at the heart of their pro-tumoral functions.

The first objective of our work is to study the intracellular distribution of galectin-7 and characterize its anti-apoptotic function in breast cancer cells. The second goal involves the analysis of galectin signature in different subtypes of breast cancer. This is of significant importance since galectin can have either agonize or antagonize each other since they have a similar overall structure but also different specific regions.

To address our goals, we generated a series of point mutants of galectin-7 and paid particular attention to the mutant R74S. This mutant is expressed preferentially in the cytosol of breast cancer cells. Unlike the normal form of galectin-7, this mutant is unable to traffic into the mitochondria or the nucleus. Our results demonstrate that the mutation does not alter the anti-apoptotic function of galectin-7 in breast cancer cells treated with doxorubicin, cobalt chloride or etoposide. Surprisingly, wild type galectin-7 and mutated galectin-7 both decrease p53 translocation to the nucleus and expression of p21, a p53 target gene, after treatment of doxorubicin. The use of a proteasome inhibitor suggests that galectin-7 controls the proteasomal degradation of p53, possibly through direct interaction with p53. Subsequently, we evaluated the expression of mRNA and protein of different members of the family of galectins in breast cancer. The in silico studies indicate that lgals1 and lgals3 are associated with a poor prognosis for the more aggressive subtypes. In tissue microarrays, including 213 tumors from different patients, we determined that expression of stromal galectins 1, 3 and 9 is exclusive to HER-2 positive and triple-negative subtypes. In epithelial cells, galectins 1, 3, 8 and 9 are restricted to the cytosol or found in the cytosol and the nucleus. This localization is particularly important since nuclear galectin-1 is associated with a low survival rate, in contrast to nuclear galectin-8 which is associated with a good prognosis. The need to analyze the different members of galectins, as an entity, is confirmed by the observation that patients with triple-negative cancer, positive for nuclear galectins 1 and 8 have a 100% 5-year survival without disease and without metastasis, indicating a preferential dominance of the galectin-8 phenotype.

These results demonstrate the existence of a novel mechanism by which galectin-7 modulates the survival of breast cancer cells and suggest that cytosolic galectin-7 could be a potential target to improve chemotherapy efficiency for the treatment of aggressive breast cancer subtypes. In addition, our clinical data demonstrate that galectins have clinical utility as indicators of disease progression in breast cancer.

Type de document: Thèse
Directeur de mémoire/thèse: St-Pierre, Yves
Co-directeurs de mémoire/thèse: Gaboury, Louis (Institut de recherche en Immunonologie et Cancérologie)
Mots-clés libres: cancer du sein, triple-négatif, galectines, galectine-7, apoptose, p53, micromatrice tissulaire, immunohistochimie, localisation, stroma, breast cancer, triple-negative, galectins, galectin-7, apoptosis, p53, tissue microarray, immunohistochemistry, localization, stroma
Centre: Centre INRS-Institut Armand Frappier
Date de dépôt: 24 août 2016 21:15
Dernière modification: 24 août 2016 21:16
URI: http://espace.inrs.ca/id/eprint/4542

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