A study of SPEN functions in breast cancer

Breast cancer is the most common type of cancer and the second-leading cause of cancer deaths in women worldwide. Breast tumors are classified into three distinct therapeutic groups based on the expression of the estrogen receptor (ER), progesterone receptor (PR) and human epidermal growth factor receptor 2 (HER2). The establishment of the ER, PR and HER2 as prognostic and predictive biomarkers in breast cancer has greatly improved treatment decisions and overall patient survival. However, thousands of women relapse and eventually die from their disease every year due to intrinsic or acquired resistance to therapy. While most studies have focused on oncogene-driven drug resistance, we proposed that tumour suppressor genes (TSG) might have a greater influence on the tumorigenic process and possibly a superior clinical relevance than oncogenes in predicting therapeutic responses. Using an unbiased genomic approach, we identified a list of candidate tumour suppressor genes mutated in breast cancer cells, including SPEN. The SPEN gene encodes a large protein that has previously been shown to repress transcription by nuclear receptors, including the ER. Given the latter, we proposed to examine the 1) hormone-dependent and 2) -independent biological functions of SPEN in breast cancer cells. We report the finding of SPEN, a cofactor of the ER transcriptional complex, as a novel tumour suppressor gene mutated in breast cancer that regulates cell survival and tumour growth by repressing the expression of ER-dependent genes, including the PR as well as apoptosis-related genes. In addition, our work provides functional and clinical evidence for SPEN as a candidate predictive biomarker of Tamoxifen response in ER-positive breast cancers, possibly due to its recruitment of histone-deacetylase enzymes to DNA. Having shown that SPEN attenuates hormonal signalling in breast cancer, we then investigated the hormone-independent transcriptional program regulated by SPEN in breast cancer cells and uncovered a significant enrichment for genes associated with the cilium, including the ciliogenic transcription factor, RFX3. This work led to the identification of SPEN as a novel regulator of primary cilia formation in hormone-independent breast cancers. We further demonstrated that SPEN regulates migration in ciliated breast cells exclusively, suggesting that it may coordinate cellular movement through primary-cilia dependent mechanisms. Importantly, we found that SPEN expression is strongly predictive of early metastasis in patients with ER-negative breast cancers. The findings reported in this study therefore establish SPEN as a corepressor of the ER, novel tumour suppressor gene and candidate predictive biomarker of Tamoxifen response in patients with hormone receptor positive breast cancers. Furthermore, they show that SPEN regulates primary cilia formation, cell migration and is associated with metastasis in patients with ER-negative breast cancers. Altogether, the data contained within this thesis reveal that SPEN has dual roles in breast cancer and that its expression levels are prognostic in both hormone-dependent and -independent breast cancers.Le cancer du sein est le type de cancer le plus fréquent et la deuxième cause en importance de décès des suites du cancer chez la femme à travers le monde. Les tumeurs du sein sont classées en trois groupes thérapeutiques en function de l'expression du recepteur à l'estrogène (ER), à la progesterone (PR) et au facteur de croisssance épidermique humain 2 (HER2). Bien que l'instauration du ER, PR et HER2 comme marqueurs prognostics et predictifs dans le cancer du sein aie grandement contribué a l'amélioration des décisions thérapeutiques ainsi qu'à la survie des patientes, des milliers de femmes meurent chaque année des suites de leur maladie en raison d'une forme intrinsèque ou acquise de résistance aux médicaments. Alors que la plupart des groupes de recherche ont etudié la résistance thérapeutique induite par les oncogenes, nous proposons que les gènes suppresseurs de tumeurs pourraient avoir une plus grande influence dans le processus tumorigénique et possiblement une valeur clinique supérieure aux oncogènes pour prédire les réponses thérapeutiques. À l'aide d'une approche génomique non-biaisée, nous avons identifié une liste de gènes potentiellement suppresseurs de tumeur et mutés dans le cancer du sein, dont SPEN. Le gène SPEN code pour une protéine qui est impliquée dans la repression de la transcription médiée par des récepteurs nucléaires, y compris le ER. Compte tenu de ces données, nous avons proposé d'étudier les fonctions biologiques de SPEN controlées de façon 1) dépendante et 2) indépendante des hormones dans le cancer du sein. Nous rapportons la découverte de SPEN, un cofacteur du complexe transcriptionnel du ER, comme nouveau gène suppresseur de tumeur fréquemment muté dans le cancer du sein. Nos résultats démontrent que SPEN régule la survie des cellules et la croissance tumorale en réprimant l'expression des gènes dépendants du ER, notamment le PR, ainsi que des gènes associés à l'apoptose. De plus, notre étude apporte une preuve fonctionnelle et clinique que SPEN pourrait être employé comme biomarqueur prédisant la réponse des patientes ayant un cancer positif pour le ER au Tamoxifen et ce, possiblement dû à sa capacité de recruiter des histone déacetylases au niveau de l'ADN. Ayant démontré que SPEN atténue la signalisation hormonale dans le cancer du sein, nous avons ensuite entrepris de définir le programme transcriptionnel régulé par SPEN de façon indépendante des hormones. Cette étude nous a permis de découvrir que SPEN est co-exprimé avec un grand nombre de gènes associés au cil primaire, y compris le facteur de transcription, RFX3. Ces travaux ont conduits à l'identification de SPEN comme un nouveau régulateur de la formation des cils primaires dans les cancers du sein hormono-indépendants. Nous exposons aussi que SPEN contrôle la migration des cellules mammaires, mais uniquement de celles qui sont ciliées, ce qui suggère que SPEN coordonne le movement cellulaire par l'intermédiaire du cil primaire. Fait important, nous avons constaté que l'expression de SPEN est fortement predictive de la détection précoce de metastases chez les patients atteintes d'un cancer du sein négatif pour le ER. Les résultats presentés dans cette étude établissent donc SPEN comme corépresseur du ER, nouveau gène suppresseur de tumeur et biomarqueur potentiellement prédictif d'une réponse clinique au Tamoxifen chez les patientes atteintes d'un cancer du sein positif pour les récepteurs hormonaux. Aussi, les résultats rapportés dans cette étude démontrent que SPEN régule la formation du cil primaire, la migration des cellules et que sont expression est associée au développement de métastases chez les patientes ayant un cancer négatif pour le ER. En général, les données contenues dans cette thèse révèlent que SPEN est une protéine ayant un double rôle dans le cancer du sein et mettent en évidence que son expression pourrait avoir un potential pronostic et prédictif dans les cancers du sein hormono-dépendants et –indépendants