Cancer de la vessie de sous-type basal : mécanismes de progression, régulateurs transcriptionnels et nouveaux traitements

Abstract

Le cancer de la vessie est de mauvais pronostic au stade infiltrant le muscle (TVIM). Les TVIM de sous-type basal/squameux (Ba/Sq) peuvent évoluer vers le variant sarcomatoïde et sont de très mauvais pronostic.Les mécanismes de progression des tumeurs non invasives vers une TVIM basale sont difficiles à étudier chez l’homme du fait de son caractère agressif. Dans une première partie, nous avons donc utilisé un modèle murin carcinogène-induit de TVIM Ba/Sq pour étudier l’évolution de l’expression génique depuis les stades pré-invasifs menant au TVIM Ba/Sq et au variant sarcomatoïde. Nous avons déterminé que les tumeurs précoces présentent d’emblée des caractères du phénotype Ba/Sq et qu’il existe des groupes de gènes d’évolution coordonnée au cours de la progression, avec une pertinence en pathologie humaine. L’étude des cas sarcomatoïdes a révélé une ressemblance au variant sarcomatoïde humain et l’existence d’une bascule de signalisation de l’EGFR vers une activation de la voie de FGFR1 lors de la dé-différenciation sarcomatoïde, corrélée à la transition épithélio-mésenchymateuse (TEM). Ce résultat indique un potentiel bénéfice des inhibiteurs des FGFRs pour les tumeurs sarcomatoïdes, avec TEM et/ou exprimant fortement FGFR1.De plus, les régulateurs transcriptionnels clés du phénotype Ba/Sq sont méconnus. Une méthode pour identifier de tels régulateurs consiste en l’identification d’un circuit de facteurs de transcriptions (FT) auto-régulés et contrôlés par des super-enhancers (SE), larges régions génomiques régulatrices jouant un rôle dans l‘identité cellulaire. Dans une deuxième partie, nous avons identifié les régions SE dans des tumeurs primaires et des lignées de cancer de vessie, y compris du sous-type Ba/Sq, par la réalisation d’une ChIP-seq H3K27ac, modification d’histone caractéristique des régions SE. Nous avons démontré que le profil chromatinien H3K27ac est associé aux sous-types moléculaires et avons identifié les SE spécifiques du sous-type Ba/Sq. En utilisant l’algorithme CRCmapper, nous avons identifié des FT candidats pouvant réguler le phénotype basal, tels que RUNX2 ou KLF7. Une validation de ces candidats dans des lignées cellulaires de cancer de vessie sera nécessaire.Ce travail permet de mieux caractériser le sous-type Ba/Sq des cancers de vessie et ouvre la voie à de nouvelles stratégies thérapeutiques.Bladder cancer is frequent, with poor prognosis at the muscle-invasive stage (MIBC). The basal/squamous (Ba/Sq) subtype of MIBC can progress to the sarcomatoid variant and has very poor outcome.Owing to their aggressive phenotype, Ba/Sq tumors are often diagnosed at advanced stages, hampering the study of disease progression in humans. In a first part, we thus utilized a carcinogen-induced mouse model of Ba/Sq MIBC to explore the molecular changes occurring from pre-invasive stages, to Ba/Sq MIBC, to the sarcomatoid variant. We determined that pre-invasive stages already harbor Ba/Sq features and identified clusters of genes with co-expression changes during progression, with relevance to human disease. A focus on sarcomatoid cases revealed their close resemblance to the human sarcomatoid counterpart. We identified an EGFR/FGFR1 switch during sarcomatoid dedifferentiation, correlated with epithelial-mesenchymal transition (EMT). This finding indicates that patients with sarcomatoid, EMT- or FGFR1-high tumors may benefit from FGFR inhibitors.Additionally, the master transcription factors (TFs) controlling the Ba/Sq phenotype are poorly understood. One approach to identify such TFs is to pinpoint to those forming a core regulatory circuitry (CRC) driven by super-enhancers (SE), i.e., large genomic regulatory domains with a major role in cell identity. In a second part, we identified such SEs by performing ChIP-seq for H3K27ac, a typical histone modification found in SE regions, in bladder cancer primary tumors and cells lines, including of Ba/Sq subtype. We determined that distinct H3K27ac profiles are associated with molecular subtypes and identified subtype-specific SEs. CRC analysis using the CRCmapper algorithm nominated potential master TFs driving the Ba/Sq phenotype, including RUNX2 and KLF7. Further functional validation of these candidates in bladder cancer cell lines is necessary.Overall, this work furthers our understanding of Ba/Sq MIBC and provides potential new therapeutic strategies