The role of microrna in mammary gland development and the regulation of connexin 43

Confuorti, Cameron (2023). The role of microrna in mammary gland development and the regulation of connexin 43 Mémoire. Québec, Université du Québec, Institut national de la recherche scientifique, Maîtrise en sciences expérimentales de la santé, 130 p.

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Résumé

Connexins are indispensable to mammary gland development by vitue of allowing gap junction intercellular communication within the luminal and myoepithelial layers of the mammary gland epithelium. It is well-documented that the expression level of connexins is specific to the stage of mammary gland development; however, their mechanisms of regulation, especially by microRNA (miRNA), remains poorly characterized.

The hypothesis of this project was that miRNA vary in a stage-specific manner throughout mammary gland development, and are regulated by key hormones directing its morphogenesis. It was also hypothesized that such regulation is linked with connexins, in particular Cx43, and that hormones and miRNA functionally regulate its mRNA. With this, our objectives were to measure miRNA expression at various stages of development in vivo, assess the effect of hormones on both miRNA and Cx43 mRNA in vitro, and confirm the regulation of Cx43 mRNA by miRNA by altering their levels in vitro. To do so, we extracted and sequenced miRNA from a) mouse mammary glands at four important stages of development, and b) luminal breast cancer cells exposed to estradiol, progesterone, prolactin and oxytocin. Those same hormones were also used in short-term exposures, to determine their effect on Cx43 mRNA.

It was found that miRNA vary substantially as individuals throughout development, but also as clusters that shed light on their broad expression patterns. Based on their expression and on the effects of hormones, miRNA likely involved in mammary gland development in a stage-specific manner were identified. In vitro, estradiol and progesterone increased Cx43 mRNA, and oxytocin decreased Cx43 mRNA in short bursts. In addition, prelimiary prolactin experiments indicate that this hormone increases Cx43 mRNA shortly after exposure, but ends up decreasing Cx43 mRNA. Those same hormones resulted in miRNA identified as associated with estradiol, progesterone, prolactin and oxytocin exposure.

Interestingly, both miRNA and connexins are dysregulated during breast cancer in a way that favours the tumour microenvironment, promoting progression and metastasis. The project will thus add important insights on mammary gland development, but is also a prelude to further studies on one of the most serious diseases affecting women worldwide.

Les connexines sont indispensables à la glande mammaire, car elles permettent la communication intercellulaire entre les cellules dans les couches luminales et myoépithéliales de son épithélium. Il est bien documenté que l’expression des connexines est spécifique au stade de développement de la glande mammaire; cependant, leurs mécanismes de régulation, spécifiquement par les microARNs (miARNs), restent mal caractérisés.

L’hypothèse de ce projet était que l’expression des miARNs varient entre les stades de développement des glandes mammaires, et sont régulés par des hormones clés dirigeant sa morphogenèse. Il est également supposé que cette régulation est liée aux connexines, en particulier Cx43, et que les hormones et miARNs régulent fonctionnellement son ARNm. Basés sur ces hypothèses, nos objectifs étaient de mesurer l’expression des miARNs à différents stades de développement in vivo, d’identifier l’effet des hormones sur les miARNs et l’ARNm Cx43 in vitro, et de confirmer la suppression de l’ARNm de Cx43 par miARNs en modifiant leurs niveaux in vitro. Pour ce faire, nous avons extrait et séquencé les miARNs de a) glandes mammaires de souris à quatre étapes importantes de développement, et b) cellules cancéreuses luminales exposées à l’estradiol, la progestérone, la prolactine et l’ocytocine. Ces mêmes hormones ont également été utilisées lors d’expositions à court terme afin de déterminer leur effet sur l’ARNm de Cx43.

Il a été constaté que l’expression des différents miARNs varient considérablement tout au long du développement, mais aussi dans des groupes suivant des modèles d’expression similaires. Basé sur leur expression et sur leur régulation par les hormones, nous avons pu identifier des miARNs dont l’expression est vraisemblablement liée aux hormones circulantes de façon stade-dépendante. In vitro, l’estradiol et la progestérone ont augmenté l’ARNm de Cx43, et l’ocytocine a diminué l’ARNm de Cx43 en courtes périodes. De plus, la prolactine augmente l’expression de l’ARNm de Cx43 deux heures après l’exposition, mais finit par diminuer l’ARNm de Cx43 après huit heures. Ces mêmes hormones ont changé des groupes distincts de miARNs.

Il est intéressant de noter que les miARNs et Cx43 sont dérégulés pendant le cancer du sein d’une manière qui favorise le microenvironnement tumoral, favorisant la progression et les métastases. Le projet apportera ainsi des informations importantes sur le développement des glandes mammaires, mais servira également de prélude à d’autres études sur l’une des maladies les plus graves affectant les femmes dans le monde.

Type de document:	Thèse Mémoire
Directeur de mémoire/thèse:	Plante, Isabelle
Mots-clés libres:	Connexin 43 (Cx43); microRNA (miRNA); hormones; gap junction; intercellular communication; cancer; Connexine 43 (Cx43); microARN (miARN); hormone; junction lacunaire; communication intercellulaire
Centre:	Centre INRS-Institut Armand Frappier
Date de dépôt:	15 août 2024 04:40
Dernière modification:	15 août 2024 04:40
URI:	https://espace.inrs.ca/id/eprint/15881

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