Genetic alterations and tumor heterogeneity of malignant pleural mesothelioma

Le mésothéliome pleural malin (MPM) est un cancer rare qui concerne 900 cas par an en France et qui affecte la plèvre, la membrane autour des poumons. A ce jour, aucun traitement curatif n’existe pour cette maladie. Le facteur de risque principal est l’amiante et représente environ 80% des cas. L’amiante a été interdite en France en 1997 mais son utilisation est toujours effective dans plusieurs pays en voie de développement. De plus, le mésothéliome étant caractérisé par une période de latence importante entre l’exposition et le développement de la maladie, l’incidence continue d’augmenter en France et dans le monde. Le MPM présente trois types histologiques : épithélioïde le plus fréquent et associé à une meilleure survie, sarcomatoïde, moins fréquent mais avec une moins bonne survie et biphasique, de fréquence et de survie intermédiaire. Cependant, cette classification histologique ne permet pas de refléter toute la complexité de l’hétérogénéité du MPM. En effet, comme beaucoup de cancers, le MPM présente une grande hétérogénéité moléculaire et clinique. Pour mieux la prendre en compte et améliorer la prise en charge des patients, nous avons pour but de caractériser le profil moléculaire à différents niveaux et de faire le lien avec les données cliniques et également la sensibilité à des molécules anti-tumorales. Nous menons aussi des approches fonctionnelles afin de comprendre les mécanismes inhérents à la carcinogénèse mésothéliale. Mon projet de thèse s’inscrit dans la thématique du laboratoire et a permis d’augmenter nos connaissances concernant la génétique de cette pathologie. Tout d’abord, j’ai caractérisé les mutations génétiques dans une série de 266 échantillons tumoraux sur 20 gènes d’intérêt dans le MPM. J’ai ensuite corrélé les profils génétiques aux données histologiques et cliniques et établi des associations entre les mutations de certains gènes et le type histologique ainsi que la survie permettant de mieux décrire l’hétérogénéité du MPM et d’établir des potentiels marqueurs pronostiques.Les données génétiques ont identifiées un gène nommé SETD2 qui a dernièrement été décrit comme muté entre 5 et 8% dans le MPM dans quelques études uniquement. J’ai donc décidé d’étudier la fonction de ce gène dans le MPM. SETD2 est une méthyltransférase responsable de la triméthylation de la lysine 36 de l’histone 3 (H3K36me3). J’ai pu montrer que les mutations dans ce gène dans le MPM mènent à une diminution de la marque H3K36me3. En revanche contrairement à ce qui est retrouvé dans d’autres types de cancer, je n’ai pas établi de lien entre le statut mutationnel de SETD2 et la régulation de l’expression des gènes et de l’épissage, la prolifération, l’instabilité microsatellite, la capacité à réparer les dommages à l’ADN ou la sensibilité aux inhibiteur de Wee1 et de PI3K.Tout au long de ces études, j’ai testé des molécules anti-tumorales dans le but de trouver un lien entre profil moléculaire et sensibilité afin de prédire la réponse à ces inhibiteurs. J’ai notamment testé un inhibiteur de FAK, le défactinib, car il a été suggéré que la sensibilité à cette molécule est prédite par la perte de merlin, la protéine codée par NF2. Ce lien n’a pas été vérifié au laboratoire ni dans d’autres études mais j’ai pu identifier un potentiel prédicteur de la sensibilité à cet inhibiteur. En effet, l’expression de LUM, qui code pour le lumican, une protéine de la matrice extracellulaire est associée avec la sensibilité au défactinib et pourrait donc être un prédicteur à la sensibilité aux inhibiteurs de FAK.J’ai également participé à la caractérisation de l’hétérogénéité tumorale en étant impliquée dans un projet qui a conduit à l’identification d’un nouveau sous-groupe de la classification C1/C2 et dans une nouvelle approche qui a conduit à définir cette hétérogénéité par des gradients moléculairesMalignant pleural mesothelioma (MPM) is a rare cancer that affects 900 cases per year in France and arises in the pleura, the membrane around the lungs. To date, no curative treatment exists for this disease. The main risk factor is asbestos and accounts for about 80% of cases. Asbestos was banned in France in 1997 but its use is still effective in several developing countries. In addition, mesothelioma is characterized by a significant latency period between exposure and the development of the disease, the incidence continues to increase in France and around the world.The MPM has three histological types: the most common epithelioid and associated with better survival, sarcomatoid, less common but with poorer survival and biphasic, frequency and intermediate survival. However, this histological classification does not reflect the full complexity of the heterogeneity of the MPM. Indeed, like many cancers, MPM has a great molecular and clinical heterogeneity. To better take into account and improve patient care, we aim to characterize the molecular profile at different levels and make the link with clinical data and also the sensitivity to anti-tumor molecules. We are also conducting functional approaches to understand the mechanisms inherent in mesothelial carcinogenesis.My thesis project is part of the laboratory theme and has increased our knowledge about the genetics of this pathology. First, I characterized genetic mutations in a series of 266 tumor samples out of 20 genes of interest in the MPM. I then correlated genetic profiles with histological and clinical data and established associations between gene mutations and histological type as well as survival to better describe the heterogeneity of MPM and to establish prognostic markers.Genetic data has identified a gene named SETD2 that has recently been described as mutated between 5 and 8% in MPM in only a few studies. So I decided to study the function of this gene in the MPM. SETD2 is a methyltransferase responsible for the trimethylation of lysine 36 of histone 3 (H3K36me3). I was able to show that mutations in this gene in MPM lead to a decrease in the H3K36me3 mark. In contrast to what is found in other types of cancer, I have not established a link between the mutational status of SETD2 and the regulation of gene expression and splicing, proliferation, microsatellite instability, ability to repair DNA damage, or susceptibility to Wee1 and PI3Kβ inhibitors.Throughout these studies, I tested anti-tumor molecules in order to find a link between molecular profile and sensitivity in order to predict the response to these inhibitors. In particular, I tested an inhibitor of FAK, defactinib, because it has been suggested that sensitivity to this molecule is predicted by the loss of merlin, the protein encoded by NF2. This link has not been verified in the laboratory or in other studies but I was able to identify a potential predictor of sensitivity to this inhibitor. Indeed, the expression of LUM, which codes for lumican, an extracellular matrix protein is associated with defactinib sensitivity and could therefore be a predictor of susceptibility to FAK inhibitors. I also participated in the characterization of tumor heterogeneity by being involved in a project that led to the identification of a new subgroup of the classification C1/C2 and in a new approach that led to define this heterogeneity by molecular gradients