Impact of the constitutive signaling of the prolactin receptor on mammary pathophysiology

Le lien entre la prolactine (PRL) et la tumorigenèse mammaire est soutenu par de nombreux arguments expérimentaux, cliniques et épidémiologiques. Cependant, aucune mutation des gènes de la PRL ou de son récepteur (PRLR) n'a jamais été identifiée dans le contexte du cancer du sein. En 2008, notre Laboratoire a identifié le premier polymorphisme gain-de-fonction du PRLR chez des patients présentant une forme rare de tumeur mammaire bénigne (polyadénomatose mammaire). En effet, la seule substitution de l'isoleucine 146 par une leucine dans le domaine extracellulaire du PRLR lui confère une activité de signalisation basale plus élevée que le PRLR sauvage. Dans le cadre de ma thèse, nous avons essayé de déterminer expérimentalement quelles pouvaient être les conséquences de l'expression d'un PRLR constitutivement activé dans une cellule mammaire saine ou tumorale. Pour ce faire, nous avons utilisé deux approches complémentaires. D'une part, nous avons généré deux modèles de souris knock-in ayant intégré une seule copie du PRLR humain, muté (I146L) ou sauvage (en contrôle). Nous avons ensuite analysé les phénotypes mammaires de ces souris à différents âges. Nous n'avons observé aucun développement tumoral, indiquant que le PRLR-I146L n'est pas un oncogène. Néanmoins, les glandes mammaires des souris âgées présentent certaines anomalies histologiques suggérant une interférence possible du PRLR muté avec la différenciation mammaire. L'analyse des ces phénotypes doit être poursuivie pour en déterminer l'ampleur exacte et les mécanismes potentiels. D'autre part, nous avons réalisé une étude in vitro en utilisant des cellules tumorales mammaires humaines. Une étude parallèle au Laboratoire ayant permis de montrer que la substitution I146D conduisait à une activité constitutive plus forte que le polymorphisme naturel I146L, nous avons généré des clones stables de deux lignées tumorales mammaires humaines exprimant le PRLR-I146D. Malgré une signalisation constitutive démontrée, l'expression de ce PRLR muté ne procure aucun avantage sélectif aux cellules tumorales en termes de prolifération, ni ne modifie leur phénotype histologique (Zhang, Cherifi et al, en révision). En conclusion, notre travail a permis de montrer que la seule expression d'un variant gain-de-fonction du PRLR est insuffisante pour transformer une cellule mammaire saine, ou pour favoriser la prolifération de cellules mammaires tumorales.The link between prolactin (PRL) and mammary tumorigenesis is supported by many experimental, clinical and epidemiologic data. However, mutations on the gene coding for PRL or its receptor (PRLR) have never been identified in the context of breast cancer. In 2008, our Laboratory identified the first gain-of-function polymorphism of the PRLR in patients presenting with a rare form of benign mammary tumors (mammary polyadenomatosis). Indeed, the one-residue substitution of isoleucine 146 by a leucine in the extracellular domain of the PRLR conferred a higher basal activity than that of the wild-type PRLR. Within the framework of my thesis, we have tried to determine the consequences of expressing a constitutively active PRLR in a healthy or cancerous mammary cell. With this aim, we have used two complementary approaches. On one hand, we generated two models of knock-in mice carrying only one copy of the mutated (I146L) or wild-type (as control) human PRLR. We then analyzed the mammary phenotypes of these mice at various ages. We did not observe any tumor development, indicating that the PRLR-I146L is not an oncogene. Nevertheless, the mammary glands of old mice presented certain histological anomalies suggesting a possible interference of the mutated PRLR with normal mammary differentiation. The analysis of these phenotypes must continue to determine their extent and the potential underlying mechanisms. On the other hand, we carried out an in vitro study using human breast cancer cell lines. A parallel study in the Laboratory had showed that the I146D substitution led to a stronger constitutive activity of the PRLR than the natural I146L polymorphism. Thus, we generated stable clones of two human breast cancer cell lines expressing the PRLR-I146D. In spite of its constitutive activity, the expression of PRLR-I146D did not result in any selective advantage for tumor cells in terms of proliferation, nor did it modify their histological phenotype (Zhang, Cherifi et al., in revision). In conclusion, our work has shown that the expression of a gain-of-function mutation in the PRLR is insufficient to transform a healthy mammary cell, or to enhance the proliferation of mammary cancer cells