Research of genes repressed by the androgen receptor in castrate-resistant prostate cancers and their neuroendocrine evolution
Étude des gènes réprimés par le récepteur aux androgènes dans les cancers de la prostate résistants à la castration et leur évolution neuroendocrine
Résumé
The presence of fusion genes, resulting from TMPRSS2:ERG chromosomalrearrangements in more than 50% of cases, leads to deregulation of the prostate cancertranscriptome. Androgen receptor (AR), a member of the nuclear receptor family, remains themajor actor in the development of prostate cancer.Our objective is to identify genes that may be involved in the evolution of prostate cancer, in relation to the TMPRSS2:ERG fusion and AR.Using a transcriptomic analysis, derived from a PC3c prostate tumour cells line model over expressing TMPRSS2:ERG fusion, we have identified two genes regulated by the fusion:Plexin A2 (PLXNA2), already described in the literature by the team (Tian et al. Oncogene.2014), and also Fascin-1 (FSCN1) coding for a protein that groups actin filaments together and isinvolved in migration and tumour invasion phenomena through invadopods formation. Wesearched for functional partners of PLXNA2, performing an in silico study with Ingenuity Pathway Analysis® software, and have identified Neuropilin-1 (NRP1) as a potentially deregulated gene by fusion. On the other hand, we have evaluated the involvement of FSCN1,associated with the evolution of several cancers but poorly known in prostate cancer.For each selected gene, we have determined, for clinical validation, their expression inhuman samples of primary prostate cancers, also by analyzing published cohort data andmonitoring their expression in vivo by immunohistochemistry in advanced cancers. We havealso studied their functional role in vitro, in hormone-independent and neuroendocrine cellmodels. Finally, we performed a bioinformatics analysis and searched in the published ChIPseq-ERG and -AR data, the existence of ERG or AR factor binding on the 2 genes NRP1 andFSCN1. Once identified, we have performed in vitro ChIP experiments using the availablecellular models and we have demonstrated the direct regulation of NRP1 and FSCN1 by AR.Together, our results highlight NRP1 and FSCN1 as genes repressed by AR, which arere-expressed in the phase of resistance to castration and are potential actors of neuroendocrinedifferentiation when the level of AR is low or inactive. Their regulation by the TMPRSS2:ERGfusion and its precise mechanisms, in relation to AR and co-factors, need to be furtherdemonstrated. However, these two genes could play a role in the mechanisms of resistance tohormone-based therapies such as androgenic deprivation or selective competitive silentantagonist of AR, and could constitute therapeutic targets in the future.
Dans le cancer de la prostate, la présence de gènes de fusion, issus de remaniementschromosomiques TMPRSS2:ERG dans plus de 50% des cas, aboutit à une dérégulation dutranscriptome prostatique. Le récepteur aux androgènes (AR), membre de la famille desrécepteurs nucléaires, reste toutefois l’acteur majeur de l’évolution du cancer de la prostate.Notre objectif est d’identifier des gènes pouvant avoir un rôle dans l’évolution du cancerde la prostate, en lien avec la fusion TMPRSS2:ERG et AR.Par une analyse transcriptomique, à partir d’un modèle de surexpression de la fusionTMPRSS2:ERG dans une lignée de cellules tumorales prostatiques humaines (PC3c) capablesd'induire des lésions osseuses in vivo, nous avons identifié deux gènes régulés par la fusionparmi lesquels Plexine A2 (PLXNA2), déjà décrit par l’équipe (Tian et al. Oncogene.2014), etégalement Fascine-1 (FSCN1) codant pour une protéine qui permet de regrouper les filamentsd’actine et impliqué dans les phénomènes de migration et invasion tumorale grâce à laformation d’invadopodes. Nous avons recherché d’une part les partenaires fonctionnels dePLXNA2 en réalisant une étude in silico grâce au logiciel Ingenuity Pathway Analysis®, etavons identifié Neuropiline 1 (NRP1) comme potentiellement dérégulé par la fusion. D’autrepart nous avons évalué l’implication de FSCN1, associé à l’évolution de plusieurs cancers maisencore peu connu dans le cancer de la prostate.Pour chaque gène sélectionné nous avons déterminé, pour la validation clinique, leurexpression dans des échantillons humains de cancers de la prostate primitifs, également enanalysant des données de cohortes publiées et en suivant l’expression in vivo parimmunohistochimie dans des cancers avancés. D’autre part nous avons étudié leur rôlefonctionnel in vitro, dans des modèles cellulaires hormono-indépendants et neuroendocrines.Enfin, nous avons réalisé une analyse bioinformatique et recherché dans les données de ChIPseq-ERG et -AR publiées, l’existence de la fixation des facteurs ERG ou AR sur les 2 gènesNRP1 puis FSCN1. Une fois identifiée, nous avons réalisé des expériences de ChIP in vitro àpartir des modèles cellulaires dont nous disposons et nous avons mis en évidence la régulationdirecte de NRP1 puis de FSCN1 par AR.L’ensemble de nos résultats met en évidence NRP1 et FSCN1 comme gènes répriméspar AR, qui se ré-expriment en phase de résistance à la castration et acteurs potentiels de ladifférenciation neuroendocrine lorsque le niveau d’AR est bas ou inactif. Leur régulation par lafusion TMPRSS2:ERG et les mécanismes précis, en lien avec AR et ses cofacteurs restent àdémontrer. Ces deux gènes pourraient toutefois jouer un rôle dans les mécanismes derésistances aux hormonothérapies, et constituer à l’avenir des cibles thérapeutiques.
Domaines
Médecine humaine et pathologie| Origine | Version validée par le jury (STAR) |
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