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Évaluation du rôle et de la régulation de GJA1 (Connexine 43) dans les glandes mammaires et le cancer du sein

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Busby, Mélanie (2018). Évaluation du rôle et de la régulation de GJA1 (Connexine 43) dans les glandes mammaires et le cancer du sein Thèse. Québec, Université du Québec, Institut National de la Recherche Scientifique, Doctorat en biologie, 326 p.

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Résumé

Le cancer du sein est le cancer le plus fréquent chez les femmes, comptant pour 25% des cancers féminins et affectant ainsi une femme sur huit, et le plus mortel, faisant plus de 500 000 victimes par année dans le monde. Malgré l’hétérogénéité de la maladie, quatre sous-types moléculaires principaux ont été identifiés : luminal A (LumA), luminal B (LumB), de type basal (basal) et enrichi pour Her2 (Her2e).

Il été suggéré que les jonctions gap, des canaux transmembranaires contribuant à la communication directe entre deux cellules adjacentes, pourraient jouer un rôle de suppresseur de tumeur. De récentes études suggèrent cependant que le rôle de GJA1 (aussi connue sous le nom de Connexine 43 ou Cx43), une protéine de jonction gap, pourrait varier selon les stades du cancer ou encore selon les types de tumeurs.

Au cours de ce projet, nous avons utilisé une approche bioinformatique pour mieux comprendre l’expression et la régulation de GJA1 dans les glandes mammaires normales et le cancer du sein. Nous avons évalué l’expression de GJA1, les profils d’expression génique et de modifications épigénétiques des quatre sous-types moléculaires de cancer du sein ainsi que des différents types cellulaires présents au sein de la glande mammaire.

Notre analyse de survie a révélé que le rôle de GJA1 pourrait dépendre du sous-type de cancer du sein. Dans les tumeurs de type luminal, GJA1 est associée à un meilleur pronostic. Cependant, dans les tumeurs surexprimant Her2, GJA1 est associée à un mauvais pronostic et est coexprimée avec des gènes associés avec la progression du cancer (nommés ici gènes mésenchymateux, soit des gènes impliqués dans le remodelage de la ECM, la transition épithéliomésenchymateuse (EMT), le compartiment des cellules souches mammaires et la progression du cancer). Cette co-expression est également observée dans d’autres types de cancer ainsi que dans les lignées cellulaires cancéreuses. L’expression de GJA1 avec les gènes mésenchymateux, particulièrement dans les tumeurs Her2e, pourrait témoigner à la fois de l’activation du stroma, de la transition EMT dans les cellules tumorales ainsi que de la présence de cellules souches, et pourrait résulter de la communication croisée entre les cellules tumorales et le stroma. Ces résultats suggèrent que chaque sous-type de cancer du sein représente un contexte moléculaire différent dans lequel le rôle et la régulation de GJA1 divergent substantiellement.

Nos analyses de la méthylation de l’ADN et des modifications des histones suggèrent que le gène GJA1 est régulé par ces deux mécanismes épigénétiques. Cette régulation surviendrait à la fois au niveau du promoteur proximal, déjà connu, mais également au niveau d’un nouveau promoteur intronique potentiel. L’exploration des données d’immunoprécipitation de la chromatine suivi de séquençage (ChIP-Seq) a identifié plusieurs facteurs associés à la transcription et au remodelage de la chromatine, lesquels se lieraient à ces deux promoteurs. Certains de ces facteurs sont bien connus, d’autres sont de nouvelles protéines dont le rôle dans la transcription ou la répression de l’expression de GJA1 reste à être déterminé.

Ensemble, ces résultats permettent de mieux comprendre les résultats divergents publiés jusqu’ici quant au rôle de GJA1 dans la progression tumorale, mais également les mécanismes de régulation de l’expression de GJA1.

Abstract

Breast cancer is by far the most common cancer in women, accounting for 25% of women's cancers and affecting one out of eight women, and the most deadly, claiming more than 500,000 lives per year worldwide. Despite the heterogeneity of the disease, four main molecular subtypes have been identified: luminal A (LumA), luminal B (LumB), basal (basal) and enriched for Her2 (Her2e).

It has been suggested that gap junctions, transmembrane channels contributing to direct communication between two adjacent cells, could play a tumor suppressor role. Recent studies suggest, however, that the role of GJA1 (also known as Connexin 43 or Cx43), a gap junction protein, may vary depending on the stages of the cancer or the types of tumors.

For this project, we used a bioinformatic approach to better understand the expression and regulation of C43 in normal mammary glands and breast cancer. We investigated the expression of GJA1, the gene expression profiles and epigenetic modifications in the four molecular subtypes of breast cancer, as well as in the various cell types present in the mammary gland.

Our survival analysis revealed that the role of GJA1 may depend on the subtype of breast cancer. In luminal tumors, GJA1 is associated with a better prognosis. However, in tumors overexpressing Her2, GJA1 is associated with a poor prognosis and is coexpressed with genes associated with cancer progression (hereinafter referred to as mesenchymal genes, i.e. genes involved in extracellular matrix remodeling, epithelial to mesenchymal transition (EMT), the breast stem cell compartment and the progression of cancer). This co-expression is also observed in other types of cancer as well as in cancerous cell lines. Co-expression of GJA1 with mesenchymal genes, particularly in Her2e tumors, may be associated with stromal activation, EMT transition in tumor cells, the dedifferentiation of myoepithelial cells and/or the presence of stem cells, and could result from cross-talk between tumor cells and stroma. These results also suggest that each subtype of breast cancer represents a different molecular context in which the role and regulation of GJA1 diverge substantially.

Our analyzes of DNA methylation and histone modifications suggest that GJA1 is regulated by both epigenetic mechanisms. This regulation would occur both at the level of the proximal promoter, already known, but also at a new potential intronic promoter. Investigation of chromatin immunoprecipitation data followed by sequencing (ChIP-Seq) identified several factors associated with chromatin transcription and remodeling, which would bind to these two promoters. Some of these factors are well known, others are new proteins whose role in the transcription or repression of GJA1 expression remains to be determined.

Together, these results provide a better understanding of the divergent results published so far regarding the role of GJA1 in tumor progression, but also of the mechanisms regulating GJA1 expression.

Type de document: Thèse Thèse
Directeur de mémoire/thèse: Plante, Isabelle
Mots-clés libres: jonctions gap, GJA1 (connexine 43 ou Cx43); glandes mammaires; cancer du sein; cellules myoépithéliales; transition épithéliomésenchymateuse (EMT); méthylation de l’ADN; modification des histones; site de liaison des facteurs de transcription; métastases; gap junctions, GJA1 (connexin 43, Cx43); mammary glands; breast cancer; myoepithelial cells; epithelial to mesenchymal transition (EMT); DNA methylation; histone modifications; transcription factor binding sites; metastasis
Centre: Centre INRS-Institut Armand Frappier
Date de dépôt: 20 nov. 2019 21:36
Dernière modification: 20 nov. 2019 21:36
URI: http://espace.inrs.ca/id/eprint/8518

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