Impact of activation of the Wnt/Beta-Catenin signaling pathway on the expression of microRNA in adrenocortical carcinoma

Le carcinome corticosurrénalien (CCS) est un cancer rare, agressif et de mauvais pronostic. Les options thérapeutiques sont limitées et les chimiothérapies, thérapies ciblées et immunothérapies n’améliorent pas la survie globale des patients. Une meilleure compréhension des mécanismes moléculaires qui sous-tendent la physiopathologie du CCS est donc indispensable, afin de développer de nouvelles thérapies plus efficaces. Deux grandes études de génomique intégrées des CCS ont montré qu’il existait une activation aberrant de la voie Wnt/β-Caténine dans environ 40% des CCS, en lien avec des mutations somatiques et des délétions homozygotes de deux gènes clés : CTNNB1 (β-Caténine) et ZNRF3. Par ailleurs, elles ont permis l’identification de signature de microARNs spécifiques aux CCS de bon et de mauvais pronostics. Les microARNs (miRs) sont de petits ARN non codants, d’environ 20 nucléotides, dont le rôle majeur est la régulation post-transcriptionnelle de l’expression génique. Notre équipe a identifié deux miRs surexprimés dans les CCS agressifs et associés au mauvais pronostic : miR-139-5p et miR-483-5p.L’objectif de ma thèse était de déterminer l’impact de l’activation aberrante de la voie de signalisation Wnt/β-Caténine sur l’expression des miRs dans le CCS, en particulier sur miR-139-5p et miR-483-5p.La lignée cellulaire de CCS H295R présente une activation constitutive de la voie Wnt/β-Caténine en lien avec une mutation activatrice de la β-Caténine. Nous avons montré que l’extinction de l’expression de la β-Caténine dans cette lignée modulait l’expression de 54 miRs, en diminuant l’expression de 42 d’entre eux (77.8%). Parmi les miRs dont l’expression était impactée par la diminution de la β-Caténine, on retrouvait notamment miR-139-5p mais pas miR-483-5p, ainsi que plusieurs miRs du locus chromosomique 14q32, locus connu pour être impliqué dans la carcinogenèse dans d’autres cancers. Nous avons ensuite montré que la diminution de miR-139-5p était corrélée à celle de son gène hôte, PDE2A, récemment identifié comme une cible de la β-Caténine. Par ailleurs, la diminution de miR-139-5p induit l’augmentation de la protéine NDRG4, un des gènes cibles de miR-139-5p identifié par notre équipe.Nous avons ensuite analysé les données publiques de transcriptome et de miRnome des cohortes de patients COMETE-ENSAT et TCGA. Nous avons montré que les patients présentant une mutation somatique ou une altération moléculaire de CTNNB1 ou ZNRF3 avaient un niveau de miR-139-5p et de PDE2A significativement plus élevé et un niveau d’expression de NDRG4 significativement plus bas que les autres patients. Nous avons également montré que le niveau d’expression de miR-139-5p est parfaitement corrélé à celui de son gène hôte PDE2A chez les patients. Toutefois, l’analyse d’un sous-groupe de patients présentant un haut niveau de miR-139-5p sans altération génomique identifiée de CTNNB1 ou ZNRF3 nous a permis de découvrir que le niveau d’expression du facteur de transcription LEF1, un partenaire de la β-Caténine, était associé à l’expression de miR-139-5p, indépendamment du statut mutationnel de la voie Wnt/β-Caténine. Par ailleurs, les patients présentant un haut niveau d’expression de LEF1 présentaient une moins bonne survie globale que ceux avec un bas niveau de LEF1. De manière intéressante, le niveau d’expression de LEF1 était un meilleur prédicteur de survie globale que la présence d’altérations moléculaires de CTNNB1 ou ZNRF3.Ainsi, mon travail de thèse constitue la première analyse globale de la modulation du miRnome par la voie de signalisation Wnt/β-Caténine dans le CCS et d’une manière générale dans le cancer. L’expression de miR-139-5p, un miR associé au mauvais pronostic, est contrôlée par le niveau d’activation de la voie Wnt/β-Caténine, en corrélation avec son gène hôte PDE2A. Par ailleurs, nous avons identifié LEF1 comme un nouveau marqueur pronostic de survie dans le CCS.Adrenocortical carcinoma (ACC) is a rare and aggressive cancer with a poor prognosis. Treatment options are limited and chemotherapies, targeted therapies and immunotherapies do not improve the overall survival of patients. A better understanding of the molecular mechanisms underlying the pathophysiology of ACC is therefore essential to develop therapies that are more effective. Two large integrated genomic studies of ACC have shown that the aberrant activation of the Wnt/β-Catenin pathway was present in about 40% of ACC, due to somatic mutations and homozygous deletions of two key genes: CTNNB1 (β-Catenin) and ZNRF3. In addition, they allowed the identification of microRNA signatures specific to ACC with good or poor prognosis. MicroRNAs (miRNAs) are small non-coding RNAs of about 20 nucleotides which play a major role is the post-transcriptional regulation of gene expression. Our team has identified two miRNAs overexpressed in aggressive ACC and associated with poor prognosis: miR-139-5p and miR-483-5p.The objective of my thesis was to determine the impact of the aberrant activation of the Wnt/β-Catenin signaling pathway on miRNA expression, in particular on miR-139-5p and miR-483-5p.The ACC H295R cell line exhibits a constitutive activation of the Wnt/β-Catenin pathway due to an activating mutation of β-Catenin. We showed that silencing β-Catenin expression in H295R cells changes the expression of 54 miRNAs, by decreasing the expression of 42 of them (77.8%). Among the miRNAs whose expression was impacted by the repression of β-Catenin, we identified miR-139-5p, as well as several miRNAs from the chromosomal imprinted locus 14q32 which is known to be involved in carcinogenesis in other cancers. We subsequently showed that the decrease in miR-139-5p was correlated with that of its host gene, PDE2A, a recently identified target gene of β-Catenin. Furthermore, the decrease in miR-139-5p was accompanied by an increase in NDRG4, one of the target genes of miR-139-5p identified by our team.We then analysed publicly available transcriptome and miRnome data from the COMETE-ENSAT and TCGA patient cohorts. We found that patients with somatic mutations or molecular alterations in CTNNB1 or ZNRF3 genes had significantly higher miR-139-5p and PDE2A levels and significantly lower NDRG4 expression levels as compared to the other patients. We also showed that the expression level of miR-139-5p was highly correlated with that of its host gene PDE2A in patients. However, by analysing a subgroup of patients with high miR-139-5p levels without identified genomic alterations in CTNNB1 or ZNRF3, we found that the expression level of the transcription factor LEF1, a partner of β-Catenin, was associated with miR-139-5p expression, independently of the mutational status of the Wnt/β-Catenin pathway. Furthermore, patients with high levels of LEF1 had worse overall survival than those with low levels of LEF1. Interestingly, LEF1 expression level was a better predictor of overall survival than the presence of CTNNB1 or ZNRF3 molecular alterations.In conclusion, my thesis work represents the first global analysis of Wnt/β-Catenin signaling-mediated regulation of the miRnome in ACC and in cancer in general. The expression of miR-139-5p, a miRNA associated with poor prognosis in ACC, is tightly controlled by Wnt/β-Catenin signaling, in correlation with its host gene PDE2A. Furthermore, we identified LEF1, a major transcription factor of the pathway, as a new prognostic marker for ACC patient survival