Identification of the transcription factor HOXA9 as a therapeutic target in renal cell carcinoma and targeting with DNA ligands

Le cancer du rein représente 3% des cancers de l’adulte. Il s’agit d’une pathologie tumorale hétérogène insidieuse dont le pronostic reste généralement bon lorsque le cancer est découvert précocement. Malheureusement, la survie à 5 ans ne dépasse pas les 10% lorsque la découverte se fait au stade métastatique. La prise en charge des patients repose sur la chirurgie et sur l’utilisation d’une thérapie systémique aux stades avancés ou métastatiques. Bien que ces dernières années, le cancer du rein ait fait l’objet d’une révolution thérapeutique avec l’arrivée de thérapies ciblées anti-angiogéniques et d’immunomodulateurs, les taux de réponse ne dépassent pas les 30%. Il y a donc un intérêt tout particulier à identifier de nouvelles cibles thérapeutiques dans ce cancer pour espérer de meilleurs traitements.Pour cela, nous travaillons sur le rôle du facteur de transcription HOXA9 et sur son inhibition par de petites molécules, capables d’entrer en compétition avec sa liaison à l’ADN, d’inhiber son activité transcriptionnelle et, par conséquent, les programmes oncogéniques qu’il régule. Deux molécules inhibitrices ont été sélectionnées.Dans un premier temps, nous avons utilisé une base de données publique et montréqu’HOXA9 était surexprimé dans le sous-type papillaire et que son expression était corrélée à la survie des patients dans le sous-type à cellules claires.Puis, à l’aide de deux lignées cellulaires humaines représentant les deux principaux types histologiques de carcinome à cellules rénales, nous avons montré qu’elles exprimaientfortement HOXA9 et évalué ses effets biologiques par invalidation par ARN interférence.Les effets biologiques observés ont été comparés à ceux obtenus par le traitement avecles molécules inhibitrices. Nous avons ainsi pu montrer que l’invalidation d’HOXA9entraînait la mort des cellules et impactait la migration cellulaire. De plus, le traitementpar les molécules inhibitrices impacte également la survie des cellules et leur migration.Pour identifier les gènes régulés indirectement ou directement par HOXA9, une analyse transcriptomique après invalidation a identifié qu’HOXA9 régule des gènes impliqués dans la voie du TNFα, et notamment certains gènes déjà décrits dans le carcinome rénal tels que BMP2. BMP2 étant connu pour réguler la sous-population de cellules souches cancéreuses (CSC), nous avons évalué le rôle d’HOXA9 dans cette population et montréqu’HOXA9 est surexprimé lors de la formation de tumorosphères, une caractéristique des CSC et que son invalidation abolit totalement la formation de ces sphères. Pour confirmer ces résultats, des cellules invalidées pour HOXA9 ont été implantées orthotopiquement à des souris immunodéficientes et montrent qu’HOXA9 est nécessaire à la tumorigénicité.Enfin, pour évaluer le rôle d’HOXA9 dans les métastases du cancer rénal et leur ciblage potentiel, nous avons généré un modèle métastatique pulmonaire et montré que l’invalidation d’HOXA9 est associée à une diminution de la formation de métastases pulmonaires du carcinome rénal.Kidney cancer accounts for 3% of adult cancers. It is a heterogeneous and insidiousdisease with a good prognosis when it is discovered early. Unfortunately, 5-year survivalremains below 10% when it is diagnosed at metastatic stages. Treatment is based onsurgery for localized tumors and on the use of systemic therapy for advanced ofmetastatic stages. Although, treatment has profoundly changed last decades, responsesrates don’t exceed 30%. Finding new therapeutic targets in this cancer is particularly important to improve patient care. For that, we are working on the role of the transcription factor HOXA9 and its inhibition with small molecules, able to compete withthe binding of HOXA9 to DNA, inhibit its transcriptional activity and therefore oncogenicprograms that it regulates. Two main compounds have been selected.First, we analyzed a genomic public database and showed that HOXA9 is overexpressed in papillary renal cell carcinoma and that its expression correlates withsurvival in clear cell renal cell carcinoma. Then, in two cellular models representing the two main histological subtypes of renal cell carcinoma, we showed that HOXA9 is stronglyexpressed and we evaluated biological effects following invalidation using RNAinterference. Biological effects were compared to the ones observed following treatmentwith inhibitory compounds. We showed that HOXA9 knock-down impairs cell survivaland cell migration and we observed the same effects with HOXA9 inhibitors.To identify direct and indirect HOXA9-regulated genes, a transcriptomic analysisupon invalidation of HOXA9 identified that HOXA9 regulates genes involved in the TNFαpathway, and in particular, genes already described in renal carcinoma such as BMP2.BMP2 is known to regulate cancer stem cell (CSC) features, so we evaluated the role ofHOXA9 in this population and showed that HOXA9 is overexpressed when cells formtumorspheres, a specific CSC feature. Moreover, HOXA9 invalidation abolished sphereformation. To confirm these results, HOXA9-knock-downed cells implanted orthotopically in the left kidney of immunodeficient mice showed that HOXA9 is required for cell tumorigenicity.Finally, to determine the role of HOXA9 in the formation of pulmonary metastases and its potential targeting in such cases, we generated a metastatic-derived cellular modeland we showed that invalidation of HOXA9 is associated with lung metastases reduction. Our results indicate that HOXA9 represents a pertinent therapeutic target in renal carcinoma and that the use of HOXA9 inhibitory DNA ligands could be a potential effective therapeutic strategy