Identification and characterization of new biomarkers in aggressive subtypes of breast cancer

En 2015, la récidive tumorale et les métastases du cancer du sein demeurent une cause importante de décès à travers le monde. Toutefois, ces cancers sont souvent hétérogènes car en dépit d’un phénotype similaire, l’évolution clinique et la réponse au traitement peuvent varier considérablement. Il y a donc un intérêt évident à identifier et à caractériser de nouveaux biomarqueurs pour permettre classer les tumeurs mammaires dans des sous-groupes plus homogènes. Notre hypothèse est que chaque cancer mammaire possède des caractéristiques distinctes au plan des altérations du génome et des profils d’expression géniques et que ces changements se traduisent cliniquement par une prédisposition à former des métastases ou à répondre ou non à la chimiothérapie et aux thérapies ciblées. Dans le cadre de nos travaux, nous nous sommes intéressés aux sous-types agressifs de tumeurs mammaires et notamment les cancers de type triple négatif. Nous avons aussi tenté d’identifier des marqueurs capables de distinguer l’une de l’autre les tumeurs de type luminal A et luminal B. Pour ce faire, nous avons d’abord utilisé une stratégie in silico à partir de données publiques (micro-puces d’ADN et séquençage de l’ARN). Nous avons ensuite construit sept micro-matrices tissulaires (TMA) provenant de tissus mammaires normaux et tumoraux fixés à la formaline et enrobés en paraffine. Ces outils nous ont permis d’évaluer par immunohistochimie les niveaux d’expression différentielle des marqueurs suivants : ANXA1, MMP-9, DP103 et MCM2. Ceux-ci ont été comparés aux marqueurs usuels du cancer du sein (ER, PR, HER2, CK5/6 et FOXA1) et corrélés aux données cliniques (survie globale et métastase). Nos résultats indiquent que ces nouveaux marqueurs jouent un rôle important dans l’évolution clinique défavorable des tumeurs de haut grade. Dans un premier article nous avons montré que l’expression d’ANXA1 est dérégulée dans les cancers de type triple-négatif et aussi, dans une certaine mesure, dans les tumeurs HER2+. Nous croyons qu’ANXA1 permet de mieux comprendre le processus d’hétérogénéité tumorale et facilite l’identification des tumeurs de haut grade. Nous proposons également qu’ d’ANXA1 stimule la transition épithélio-mésenchymateuse (EMT) et la formation des métastases. Dans un second temps, nous avons montré que les niveaux d’expression de MMP-9 reflètent la différenciation cellulaire et corrèlent avec les sous-types de cancers mammaires ayant un mauvais pronostic. Nous estimons que MMP-9 permet de mieux comprendre et d’identifier les tumeurs mammaires à haut risque. De fait, la surexpression de MMP-9 est associée à une augmentation des métastases, une récidive précoce et une diminution de la survie globale. Dans le cadre d’un troisième article, nous avons montré que la surexpression du marqueur de prolifération MCM2 s’observe dans les cancers triple-négatifs, HER2+ et Luminal B par comparaison aux cancers luminal A (p< 0.0001). Nos résultats suggèrent qu’en utilisant un seuil de 40% de noyaux marqués, nous pourrions distinguer l’une de l’autre les tumeurs de type luminal A et luminal B. Cela dit, avant de pouvoir envisager l’utilisation de ce marqueur en clinique, une étude de validation sur une nouvelle cohorte de patientes s’impose. En somme, les résultats de nos travaux suggèrent qu’ANXA1, MMP-9 et MCM2 sont des marqueurs intéressants pour mieux comprendre les mécanismes physiopathologiques impliqués dans la progression tumorale et le développement des métastases. À terme, ces nouveaux marqueurs pourraient être utilisés seuls ou en combinaison avec d’autres gènes candidats pour permettre le développement de trousses « multigènes » ou d’essais protéomiques multiplex pour prédire l’évolution clinique des cancers mammaires.In 2015, breast cancer remains a leading cause of death among women worldwide due to relapse and metastases. However, mammary tumors are known to be heterogeneous in terms of their clinical course and response to treatment, despite a seemingly similar phenotype. There is therefore an obvious need to identify and characterize new biomarkers of progression in breast cancers so that each tumor can be properly classified. Our hypothesis is that each breast cancer has its own set of genomic abnormalities or altered pattern of gene expression that can explain the aggressiveness of each tumor, its ability to metastasize and its response to chemotherapeutic agents or other forms of targeted therapies. In this study, our aim is to identify and characterize new biomarkers with prognostic value in aggressive subsets of breast cancer focusing primarily on triple-negative tumors and luminal B breast cancer. To achieve those aims, we conducted an in silico search from public databases of DNA microchip and RNA sequencing data. We next constructed seven tissue microarrays (TMA) using paraffin blocks from human breast cancer along with normal breast to examine the differential expression of new putative markers: ANXA1, MMP-9, DP103 and MCM2. Expression levels measured by immunohistochemistry were then compared to other conventional markers of breast cancer (ER, PR, HER2, Ki-67, CK 5/6, FOXA1) and correlated with clinical data (overall survival and metastasis). By comparing the relative expression of these markers in human breast tumors we were able to pinpoint the important role of ANXA1, MMP-9, DP103, and MCM2 in aggressive tumor subtypes recognized for their poor clinical course. Firstly, we have shown that ANXA1 expression is severely deregulated in high-grade breast cancers including triple-negative and, to some extent, HER2-positive breast cancers. In addition, our results also indicated a possible role of ANXA1 in regulating EMT and breast cancer cell metastasis. Secondly, expression of MMP-9 was found to mirror the degree of tumor differentiation and to correlate with breast cancers of unfavorable outcome. This implies that MMP-9 can help better characterize the biology of breast carcinoma and to identify subgroups of high-risk breast tumors. In fact, we found that high levels of MMP-9 in tumors were associated with increased metastatic dissemination, early relapse and reduced survival. Thirdly, we demonstrated that MCM2 is overexpressed in triple-negative, HER2 positive and luminal B breast cancer in comparison to luminal A breast cancer (p-value < 0.0001). Our findings support the notion that MCM2 can be used to distinguish luminal A from luminal B breast cancer based on a 40% index cut-point. However, an independent validation cohort is needed to confirm the clinical utility of MCM2. Lastly, our results suggest that ANXA1, MMP-9 and MCM2 are valuable genes/proteins candidate that can help better understand the mechanisms involved in tumor progression and metastasis. One may also envisage their use, alone or in combination with other genes, in the development of a multi-gene panel or multiplex proteomic assay to predict clinical outcome and guide therapeutic decisions