Identification of potential therapeutic targets in human triple-negative breast cancer

Triple-negative breast cancer (TNBC) accounts for ∼20% of breast cancer diagnoses. Its name comes from the fact that it does not overexpress three clinical markers, namely the estrogen receptor, the progesterone receptor, and HER2. It has a poor prognosis and no targeted therapy because it is very heterogeneous at the molecular level. Indeed, it consists of different cancer cell populations with different molecular features (e.g. gene expression and DNA alterations). Still, traditional treatments, such as chemotherapy, radiotherapy, and surgery, are reaching their maximal efficiency, so there is an urgent need to identify rational therapeutic targets. Traditionally, gene expression has been used to classify and identify potential cancer-driving genes. Although this approach seems logical because cancer will deregulate the expression of important genes (that can be detected), it is important to understand that cancer is a continuous evolutionary process. Hence, gene expression changes as the tumour evolves and only represents a biological "snapshot" at the moment of tumour extraction rather than the full set of past and current oncogenic events. Conversely, DNA amplifications and deletions are permanent physical aberrations that illustrate all past and current events. This thesis has identified seven genes by using computational approaches on human tumour DNA amplifications/deletions and cross-referencing the results with a murine model of TNBC, which may represent a minimal set of oncogenic events. The next step will be to verify experimentally mRNA and protein levels of those seven genes. Then, validation will be carried out by the use of a syngenic model system, in which tumour-derived primary cells are genetically manipulated before being reimplanted into FVB/N (immune-competent) mice. Finally, CRISPR technology will be used to generate a conditional mouse model for the most promising candidate gene. The presented methodology is a powerful strategy in making intelligent hypotheses that can be formally tested using both in vitro and invivo approaches. This optimizes the use of research resources.Environ 20% des cancers du sein sont triple-négatifs. Cette maladie prend son nom du fait qu'elle ne surexprime pas trois marqueurs cliniques: le récepteur d'estrogen, le récepteur de progestérone, et HER2. Elle a un pauvre taux de survie et n'a aucune thérapie spécifique. En effet, le cancer triple-négatif est constitué de différentes sous-populations de cellules ayant des charactéristiques distinctes. En ce moment, les traitements traditionnels comme la chimiothérapie, la radiothérapie, et la chirurgie, sont en train d'atteindre leur efficacité maximale. Traditionellement, l'expression génétique a été utilisée pour classifier les tumeurs et identifier les gènes qui peuvent promovoir le cancer. Malgré le fait que cette approche semble logique parce qu'une tumeur ne va plus contrôler correctement l'expression de certains gènes (qui peuvent être détectés), il est important de comprendre que le cancer évolue continuellement. Par conséquent, l'expression génétique change en même temps que la tumeur évolue et représente seulement un évènement particulier lorsque la tumeur est extraite plutôt que tous les évènements historiques. Toutefois, les amplifications et délétions d'ADN sont des modifications permanentes qui représentent tous les évènements. La thèse ci-présente a identifié sept gènes en utilisant des méthodes quantitatives et en comparant les résultats avec un modèle de souris du cancer triple-négatif, qui peut potentiellement représenter un ensemble minimal d'évènements. La prochaine étape sera de vérifier les niveaux d'ARN et de protéines de ces gènes. Par la suite, la validation expérimentale sera faite avec un modèle animal syngénique, dans lequel des cellules primaires dérivées de tumeurs seront modifiées génétiquement et implantées dans des souris FVB/N immunocompétentes. Finalement, la technologie CRISPR sera utilisée pour créer un nouveau model de souris avec le gène le plus prometteur. La stratégie présentée dans cette thèse permet de faire des hypothèses intelligentes et de les tester formellement avec des approches in vitro et in vivo. Cela maximize l'usage des resources de recherche

Conservation analysis of potential cis-NATs in Brassicaceae plants for crop improvement

Canola fuels a multi-billion dollar industry in Canada. It is a Canadian trademarked name of specific cultivars derived from specific Brassicaceae plants. Cis-NATs are natural antisense transcripts that overlap a gene and are not translated into proteins. Instead, they silence their parent gene's expression through various mechanisms. Their role in humans is well established, but their role in plants is relatively obscure. The goal of this thesis project is to analyze the conservation of cis-NATs across 8 different Brassicaceae genera (9 species). This is useful for picking up targets for crop improvement in canola. Conservation was studied across the 9 species, then across two subgroups of 4 and 2 species, respectively; cis-NATs simultaneously exhibiting conservation in all three scenarios were selected. A total of 34 potential candidates were identified. The study also suggests that the type of a cis-NAT might also affect its conservation. The presented methodology is a powerful pre-screening strategy to direct experimental efforts. It can be used with genes and other transcribed non-coding DNA.Le canola est à la base d'une industrie canadienne de plusieurs milliards de dollars. En fait, le mot canola est un acronyme canadien incluant certaines plantes dérivées d'espèces de la famille des Brassicaceae. Les cis-NATs sont des molécules d'ARN qui ne sont pas traduites en protéines. Elles réduisent plutôt l'expression des gènes qu'elles superposent à travers différents mécanismes. Leur rôle chez les humains est bien établit, mais ce n'est pas le cas chez les plantes. Le but de cette thèse est d'identifier des cis-NATs qui sont conservés à travers 8 genres différents (9 espèces) de la famille des Brassicaceae. Cela est pratique pour identifier des candidats pouvant être utilisés pour une application agronomique. La conservation a été étudiée à travers les 9 espèces, puis à travers deux sous-groupes de 4 et 2 espèces, respectivement. Les cis-NATs qui démontraient une conservation à travers 9, 4, et 2 espèces simultanément ont été sélectionnés. 34 candidats ont été identifiés. Le projet de recherche suggère aussi que le type de cis-NAT peut potentiellement influencer sa conservation. La méthode présentée est une stratégie de recherche préalable et très efficace pour diriger les efforts expérimentaux. Elle peut être aussi utilisée avec des gènes ou n'importe quel autre élément génétique non codant qui est transcrit

The distribution and evolution of Arabidopsis thaliana cis natural antisense transcripts

Natural antisense transcripts (NATs) are regulatory RNAs that contain sequence complementary to other RNAs, these other RNAs usually being messenger RNAs. In eukaryotic genomes, cis-NATs overlap the gene they complement. [...] Here, our goal is to analyze the distribution and evolutionary conservation of cis-NATs for a variety of available data sets for Arabidopsis thaliana, to gain insights into cis-NAT functional mechanisms and their significance. Cis-NATs derived from traditional sequencing are largely validated by other data sets, although different cis-NAT data sets have different prevalent cis-NAT topologies with respect to overlapping protein-coding genes. A. thaliana cis-NATs have substantial conservation (28-35% in the three substantive data sets analyzed) of expression in A. lyrata. We examined evolutionary sequence conservation at cis-NAT loci in Arabidopsis thaliana across nine sequenced Brassicaceae species (picked for optimal discernment of purifying selection), focussing on the parts of their sequences not overlapping protein-coding transcripts (dubbed ‘NOLPs’). We found significant NOLP sequence conservation for 28-34% NATs across different cis-NAT sets. This NAT NOLP sequence conservation versus A. lyrata is generally significantly correlated with conservation of expression. We discover a significant enrichment of transcription factor binding sites (as evidenced by CHIP-seq data) in NOLPs compared to randomly sampled near-gene NOLP-like DNA , that is linked to significant sequence conservation. Conversely, there is no such evidence for a general significant link between NOLPs and formation of small interfering RNAs (siRNAs), with the substantial majority of unique siRNAs arising from the overlapping portions of the cis-NATs