Résistance hormonale, méthylation et cancer du sein

Contexte
Le cancer du sein est une maladie hétérogène dans laquelle des altérations de gènes tels que le récepteur des œstrogènes ERα, le récepteur de la progestérone (PR) et HER2 influencent le comportement clinique de la maladie ainsi que la réponse des patientes aux thérapies ciblées. Environ 80 % des tumeurs mammaires expriment ERα et l’hormonothérapie a permis une amélioration significative de la survie cellulaire. Cependant, 40 % des patientes présentent une résistance aux traitements. Par ailleurs, les cancers du sein triple négatifs (CSTN), qui représentent 15 % des cancers du sein, sont particulièrement agressifs avec des rechutes locales et à distance rapides et fréquentes. Les CSTN sont principalement traités par chimiothérapie. Toutefois, 20 à 30 % des patientes rechutent et développent une maladie métastatique incurable, d’où la nécessité urgente d’identifier des biomarqueurs prédictifs de la réponse au traitement adjuvant ainsi que de nouvelles cibles thérapeutiques en contexte adjuvant et métastatique.

Un regain d’intérêt récent s’est porté sur d’autres membres de la famille des récepteurs nucléaires tels que les récepteurs aux androgènes (AR) et aux glucocorticoïdes (GR). Ces récepteurs ont des rôles opposés dans les tumeurs ERα-positives et ERα-négatives, révélant un niveau de complexité inattendu.

Les récepteurs stéroïdiens sont associés à des actions non génomiques mais sont surtout connus comme facteurs de transcription régulés par la liaison d’hormones. Ainsi, ils modulent la transcription en recrutant des corégulateurs, contrôlant l’expression de gènes spécifiques. Les corégulateurs changent la conformation locale de la chromatine et activent ou inhibent le recrutement et l’activation de l’ARN polymérase II.

Par ailleurs, l’activité transcriptionnelle des récepteurs stéroïdiens et de leurs corégulateurs est finement régulée par des modifications post-traductionnelles, comme la méthylation des résidus lysines ou arginines, impliquant les activités enzymatiques des lysine méthyltransférases (KMT) et des arginine méthyltransférases (PRMT). Ces enzymes peuvent également modifier les histones, ajoutant un niveau supplémentaire de complexité. De plus, elles sont surexprimées dans le cancer du sein, associées à des activités oncogéniques, et des inhibiteurs spécifiques de leur activité catalytique en font des cibles thérapeutiques prometteuses.

Objectifs
Notre équipe « Résistance hormonale, méthylation et cancer du sein » vise à décrypter les mécanismes moléculaires impliqués dans la résistance aux différents traitements afin d’identifier de nouvelles cibles thérapeutiques et de nouveaux médicaments adaptés aux sous-types spécifiques de cancer du sein. La complémentarité entre chercheurs et cliniciens constitue un atout indéniable pour transférer les résultats du laboratoire vers la pratique clinique.

1) NESTOR : Stratégie innovante pour resensibiliser le cancer du sein luminal à l’hormonothérapie par criblage de petites molécules bloquant l’interaction ERα/Src.
Dirigé par S. Sentis, O. Trédan et M. Le Romancer, en collaboration avec S. Giraud (plateforme C3D, CRCL).

Nous avons montré précédemment que le complexe non génomique ERα/Src/PI3K est impliqué dans la résistance à l’hormonothérapie (Poulard et al., 2012), en démontrant que l’expression de ERα/Src et ERα/PI3K est associée à une survie réduite des patientes (Jacquemetton et al., 2021). De plus, leur expression augmente dans des modèles PDX résistants au tamoxifène. Nous avons montré qu’un peptide perturbant l’interaction ERα/Src restaure partiellement la sensibilité au tamoxifène (Poulard et al., 2019). Dans des modèles PDX de CS luminal, nous avons constaté que, dans les tumeurs résistantes aux anti-œstrogènes standards, la signalisation non génomique des œstrogènes reste active, soulignant l’importance de cibler cette voie alternative. Toutefois, nous n’avons pas pu bloquer cette signalisation par inhibition de Src ou PI3K (Jacquemetton et al., 2021), ce qui justifie l’exploration d’autres stratégies. Le projet NESTOR vise à cribler des molécules inhibant l’interaction ERα/Src afin d’empêcher l’activation de la signalisation non génomique des œstrogènes.

2) PARASHUT : Validation de PRMT5 comme biomarqueur prédictif et nouvelle cible dans le cancer du sein luminal.
Dirigé par M. Le Romancer et O. Trédan.

PRMT5, principale PRMT de type II réalisant la diméthylation symétrique, possède des propriétés oncogéniques et son expression est associée à une survie diminuée dans plusieurs cancers. Des inhibiteurs sélectifs sont en cours de développement et testés en essais cliniques. Cependant, plusieurs travaux ont montré que le rôle de PRMT5 dépend de sa localisation subcellulaire. Nous avons montré que chez les patientes atteintes de CS, une forte expression nucléaire de PRMT5 est associée à une meilleure survie en contexte adjuvant (Lattouff et al., 2019).

Plus récemment, l’analyse de deux cohortes indépendantes de CS a révélé que la valeur pronostique de PRMT5 nucléaire est limitée aux patientes traitées par tamoxifène adjuvant (mais pas par inhibiteurs de l’aromatase), suggérant un lien fonctionnel entre PRMT5 et ERα. Nous avons observé que dans les tumeurs sensibles au tamoxifène, ce dernier induit la translocation nucléaire de PRMT5. Dans le noyau, PRMT5 méthyle ERα, étape clé du recrutement de corépresseurs bloquant l’activité transcriptionnelle d’ERα (Poulard et al., 2023). À l’inverse, dans les tumeurs résistantes aux anti-œstrogènes, PRMT5 reste cytoplasmique, ce qui suggère que sa localisation nucléaire est essentielle à l’efficacité des anti-œstrogènes. Le projet PARASHUT vise donc à élucider les mécanismes régulant cette navette nucléaire afin d’améliorer l’efficacité des traitements hormonaux.

3) NUCLEOR : Exploration de nouvelles fonctions de ERα dans le nucléole.
Dirigé par M. Le Romancer, J.-M. Vanacker et S. Martinez.

À la suite d’un criblage de peptides SILAC étudiant les protéines reconnaissants différemment ERα méthylé sur la résidue R260, nous avons identifié 3 nouveaux partenaires : TCOF1, NOLC1 et UBF. Ces protéines sont des régulateurs clés de l’ARN ribosomal. Nous avons validé ces interactions in cellulo et montré que ERα se localise dans le nucléole sous traitement anti-œstrogène, mais pas sous traitement œstrogénique. Le projet NUCLEOR vise à comprendre ce nouveau rôle de ERα dans cette structure nucléaire et son impact sur la réponse aux anti-œstrogènes.

4) AGIRinTNBC : Compréhension du dialogue entre GR et la chimiothérapie dans les CSTN
Dirigé par C. Poulard et B. Méry.

GR a récemment été associé à la formation de métastases et à la résistance à la chimiothérapie dans les CSTN. Dans ce contexte, nous avons identifié PRMT5 comme corégulateur principal de GR, indépendamment de son activité enzymatique, permettant le recrutement d’autres corégulateurs facilitant l’expression de gènes dépendants des glucocorticoïdes impliqués dans la migration cellulaire (Nourredine et al., 2023).

Les taxanes (ex. paclitaxel) et les anthracyclines (ex. doxorubicine) sont les agents chimiothérapeutiques les plus courants utilisés chez les patientes atteintes de CSTN. En utilisant des lignées de CSTN résistantes établies dans notre laboratoire (Thibaut et al., 2024), nous avons démontré que cibler GR resensibilise les cellules au traitement. Toutefois, les glucocorticoïdes étant essentiels pour atténuer les effets secondaires de la chimiothérapie et jouer un rôle pléiotrope dans l’homéostasie, le projet AGIRinTNBC vise à élucider les mécanismes moléculaires associés à l’implication de GR dans la résistance, en se focalisant particulièrement sur les corégulateurs transcriptionnels et la régulation de la signalisation GR par des modifications post-traductionnelles afin de proposer de nouvelles cibles thérapeutiques.