Etude des altérations de la polarité et de l'adhésion cellulaire dans les cancers du sein

172 Pages·2016·18.12 MB·French

by  Nadège Gruel

Etude des altérations de la polarité et de l’adhésion
cellulaire dans les cancers du sein
Nadège Gruel
To cite this version:
Nadège Gruel. Etude des altérations de la polarité et de l’adhésion cellulaire dans les cancers du
sein. Sciences agricoles. Université Paris Sud - Paris XI, 2013. Français. ￿NNT: 2013PA11T033￿.
￿tel-01171509￿
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UUNIVERSSITE PARRIS‐SUD

Ecoole Doctorale de Caancérologgie 
Labooratoire dde Génétiqque et Bioologie dess Cancers – Unité INNSERM U830 

Spécialités : Génnétique eet Cancérologie 

Thèsse de Dooctorat ssur Travvaux 

Soutenuee le 3 juilllet 2013

Par 

Naddège GRUUEL 

Ettude  des aaltéraationss de laa polaarité  eet 
de  ll’adhéésion  celluulairee danss les 
ccanceers duu seinn 

Directeeur de thèsee  Dr Olivier Dellattre, Instiitut Curie, PParis 

Compoosition du  jjury 
Présideent du jury  Pr Fabrice ANNDRE, Instiitut Gustavee Roussy, VVillejuif 
 Rapporrteurs  Dr Daniel BIRRNBAUM, CCRCM, Marsseille   
  Dr Anthony GGONCALVESS, Institut PPaoli‐Calmeettes, Marsseille 
Examinnateurs  Dr Gaëtan Maac GROGANN, Institut BBergonié, Boordeaux 
  Dr Anne VINCCENT‐SALOOMON, Insttitut Curie, Paris
Résumé

La  polarité  apico‐basale  des  cellules  épithéliales  est  maintenue  au  niveau  cellulaire  par 
l’implication de plusieurs complexes protéiques, PAR, SCRIBBLE et CRUMBS, et par l’intégrité 
des  jonctions  serrées  et  adhérentes.  Le  maintien  de  la  polarité  apico‐basale  régule  les 
processus de division, d’apoptose et de migration cellulaire, et de nombreuses études montrent 
que les perturbations de la polarité interviennent dans la progression tumorale. Notre travail a 
porté  sur  la  recherche  d’anomalies  biologiques  perturbant  la  polarité  apico‐basale  et 
l’adhésion cellulaire dans les carcinomes mammaires. Nous avons choisi d’étudier deux formes 
rares de carcinomes mammaires, dont la morphologie suggère des altérations spécifiques de 
ces  processus  biologiques:  les  carcinomes  infiltrants  de  type  lobulaire  (ILC)  et  de  type 
micropapillaire (IMPC). Ces études ont été menées par des analyses combinées phénotypiques, 
transcriptomiques  et  génomiques  comparatives,  par  rapport  à  un  groupe  de  carcinomes 
mammaires sans autre spécificité (IC‐NST). 
Les  carcinomes  lobulaires  sont  caractérisés  par  les  altérations  du  complexe 
E‐cadhérine/β‐caténine et leur capacité de dissémination métastatique. Nous avons montré 
qu’ils présentent également une sous‐expression de la protéine du complexe PAR, PAR‐3, 
associée à des altérations des gènes impliqués dans l’adhésion cellulaire (ADAM12, LOXL2), 
l’interaction cellule‐matrice extracellulaire (MMP11, COL11A1) et l’invasion (ACTR2, PAK1). Des 
défauts quantitatifs des constituants de la matrice extracellulaire ont également été mis en 
évidence. Nous avons, ainsi, pu établir une signature transcriptomique spécifique de cette 
entité tumorale, en accord avec les observations phénotypiques.  
Les  carcinomes  micropapillaires  présentent  une  polarité  anormale:  marqueurs  apicaux 
positionnés vers la matrice extracellulaire ou absents, perte de l’orientation de la protéine 
golgienne GM130, anomalies des jonctions serrées (occludine) et des protéines du complexe 
PAR (CDC42 et aPKCζ). Au niveau génomique, nous avons mis en évidence des mutations 
somatiques de gènes impliqués dans la régulation de la polarité (DNAH9, FOXO3) et de la 
ciliogenèse (BBS9, BBS12, SEC63), l’organisation du cytosquelette (HSP90B1, UBR4, ZFYVE26) 
ou la motilité (FMN2). Au niveau transcriptomique, une nette perturbation des gènes impliqués 
dans l’adhésion cellule‐cellule, cellule‐matrice extracellulaire et l’angiogenèse est observée. Les 
IMPC  présentent  également  une  surexpression  spécifique  d’une  protéine  du  complexe 
CRUMBS, LIN7A. Nous avons établi un modèle in vitro et avons montré que LIN7A est un 
puissant perturbateur de la polarité. Sa surexpression dans la lignée MCF10A cultivée en 3D 
induit la formation d’acini multilobés, à forte capacité proliférative et sans lumière centrale. 
Cette  absence  de  lumière  centrale  est  due  à  une  inhibition  de  l’apoptose.  Les  cellules 
MCF10A‐LIN7A  présentent  également  une  capacité  accrue  de  croissance  en  suspension, 
témoignant d’une résistance à l’anoïkis. Cette résistance est due, entre autre, à une diminution 
de la phosphorylation de la protéine P38α.  
Cette description approfondie des altérations biologiques de types spéciaux de carcinomes 
mammaires doit permettre à moyen terme de proposer une prise en charge plus spécifique des 
patientes, grâce à l’identification de nouvelles possibilités thérapeutiques ou à une stratégie de 
désescalade thérapeutique.
Abstract

Apicobasal polarity is maintained by the combined action of several protein complexes – PAR, 
SCRIBBLE and CRUMBS – together with the structural organisation of adherent and tight junctions. 
Apicobasal polarity is important for the regulation of cell division, apoptosis and cell migration, and 
several studies show that disruption of cell polarity is involved in tumour progression. Our work 
focused on the biological mechanisms responsible for the altered apicobasal polarity and cell 
adhesion observed in breast cancers. To do so, we studied two types of breast carcinomas – invasive 
lobular  carcinoma  (ILC)  and  invasive  micropapillary  carcinoma  (IMPC)  –  whose  morphology 
suggests  specific  alterations  of  these  cell  processes.  Our  approach  combined  genomic, 
transcriptomic and phenotypical comparative analyses, using a group of invasive carcinomas not 
special type (IC‐NST) as control. 
Lobular carcinomas are generally characterized by alterations of the E‐cadherin/β‐catenin complex 
and their ability to disseminate. We have shown that they also present a downregulation of PAR‐3, a 
protein  of  the  PAR  complex,  associated  with  deregulation  of  genes  involved  in  cell  adhesion 
(ADAM12,  LOXL2),  cell‐extracellular matrix  interactions (MMP11,  COL11A1,  etc…)  and  invasion 
(ACTR2, PAK1). Quantitative defects in components of the extracellular matrix were also observed. 
We have thus been able to establish a transcriptomic signature for this tumour entity, in agreement 
with the phenotypical observations. 
Micropapillary  carcinomas  show  an  abnormal  polarity  characterized  by  the  absence  of  apical 
markers or their localization at the inverted apical pole, the loss of Golgi protein GM130 correct 
orientation  and  abnormal  expression  or  localization  of  occludin  (tight  junctions),  CDC42  and 
aPKCζ (PAR complex proteins). At the genomic level, we have identified somatic mutations in genes 
involved in polarity (DNAH9, FOXO3) and ciliogenesis regulation (BBS9, BBS12, SEC63), cytoskeleton 
organisation  (HSP90B1,  UBR4, ZFYVE26)  and  motility  (FMN2).  At the  transcriptomic  level, we 
observed  deregulation  of  genes  involved  in  cell‐cell,  cell‐extracellular  matrix  adhesion  and 
angiogenesis. IMPC also demonstrate the  specific overexpression of a  protein of the CRUMBS 
complex, LIN7A. We established an in vitro model and showed that LIN7A is an efficiently modifier 
of MCF10A’s polarity. Its overexpression in MCF10A cells cultured in 3‐D conditions induces the 
formation of proliferating multi‐lobar acini with no central lumen. This absence of a central lumen is 
due to an inhibition of apoptosis. MCF10A‐LIN7A cells also show an increased ability to grow in 
suspension, indicating resistance to anoikis. This resistance seems to be linked to a decrease of 
p38α protein’s phosphorylation. 
This  detailed  description  of  biological  alterations  in  special  types  of  breast  carcinomas  will 
contribute to more specific treatments provided to the patients, through the identification of new 
therapeutic targets or therapeutic strategies.
Remerciements 

Je  voudrais  remercier  très  sincèrement  Olivier  DELATTRE,  directeur  du 
laboratoire et de ce travail de thèse. Par sa confiance témoignée, ses conseils et le 
regard exigeant qu’il a toujours porté sur mon travail, il m’a permis de m’épanouir 
scientifiquement. Je mesure la chance que j’ai, car peu de directeur de laboratoire 
permette à « des profils atypiques » de poursuivre leurs études. Olivier m’a accueillie 
dans son laboratoire il y a 12 ans et m’a permis de passer un master de génétique et de 
soutenir  ma  thèse.  Qu’il  trouve  dans  ces  mots  le  témoignage  de  ma  profonde 
reconnaissance. 
Ce travail n’existerait pas sans Anne VINCENT­SALOMON, qui a initié ce projet et qui 
m’a transmis avec passion et patience son savoir sur les cancers du sein. Anne, je te 
remercie vivement pour ton soutien et tes encouragements incessants, ta gentillesse et 
la relecture scrupuleuse de mon manuscrit. Merci aussi pour la confiance que tu m’as 
accordée et la liberté que tu m’as laissée. Quelle belle rencontre ! 

Je remercie également les membres du jury d’avoir accepté de participer à ce 
travail: Fabrice ANDRE qui m’a fait l’honneur de présider ce jury ; Daniel BIRNBAUM 
et Anthony GONCALVES, qui ont accepté d’être les rapporteurs de ce travail et que je 
remercie pour leur lecture et leurs suggestions et Gaëtan MAC GROGAN, examinateur 
de ce travail. 

  Merci à mes amies, Odette MARIANI, pour son soutien infaillible, sa fidélité et 
son  écoute  et  Karine  LAUD,  pour  son  aide  inconditionnelle,  ses  encouragements 
répétés et le partage quotidien de la vie du laboratoire. Nos fous‐rires, nos délires, nos 
discussions animées autour d’une tasse de thé ou d’un martini‐cacahuètes, nos virées 
shopping, nos rallyes parisiens, les concerts de Marco, nos soirées d’anniversaire… 
voilà la douce réalité de notre amitié. Qu’elle dure encore longtemps ! 

  La  réussite  de  ce  projet  est  également  due  à  la  précieuse  contribution  des 
étudiants  que  j’ai  eu  le  plaisir  d’encadrer:  Rafaël GALUPA,  Victoria WARGON  et 
Manuel RODRIGUES, ainsi qu’à l’agréable et fructueuse collaboration des membres du 
groupe  sein:  Vanessa  BENHAMO,  dont  l’amitié  et  l’aide  m’ont  été  si  précieuses, 
Virginie RAYNAL, Jaydutt BHALSHANKAR et Gaëlle PIERRON. Merci à vous tous. 

Ce  travail  a  été  réalisé  dans  des  conditions  conviviales,  chaleureuses  et 
stimulantes,  grâce  à  la  présence  de  tous  les  membres  de  l’Unité  de  Génétique  et 
Biologie des Cancers, que je remercie vivement.
J’ai une pensée toute particulière pour Julie CAPPO, qui a amené un vent plein de 
fraicheur dans ce coin du labo, pour Caroline LOUIS, avec qui j’ai souvent partagé de 
très  longues  discussions  scientifiques,  techniques,  culturelles  ou  sociétales,  pour 
Lucille LOPEZ, Céline CHAUVIN et Marie­Ming AYNAUD, la plus joyeuse des voisines 
de paillasse, pour Franck TIRODE et Carlo LUCCHESI, pour Tatiana POPOVA, pour 
Stéphanie JOUANNET et Cécile PIERRE­EUGENE, toujours prêtes pour une soirée 
entre filles, pour Alex CAZES, pour Sandrine DARMIGNY, à l’humeur toujours joyeuse 
et dont l’aide logistique est si précieuse, pour Georges­Alain FRANZETTI, si serviable 
(merci  pour  toutes  tes  gammes de  BSA !),  pour  Marc­Henri STERN,  pour  Sophie 
POSTEL­VINAY,  pour  Sylvain  LEFORT,  Virginie  MIEULET,  Marco  BIONDINI, 
Nathalie BRANDON et Fatima MECHTA­GRIGORIOU. Merci à tous pour vos conseils 
bienveillants, votre savoir‐faire transmis et votre soutien amical. 

Merci  à  Aurélie  CEDENOT  et  Laëtitia  FURHMANN,  pour  leur  aide 
« immunohistochimique »,  à  Catalina  LODILLINSKY  et  Philippe  CHAVRIER,  pour 
l'intérêt manifesté à l'égard de mon travail, aux membres du CRB, Michèle GALUT, 
Nassima MOUTERFI, Sophie DUMINIL et Aurore LOISTRON, pour tous ces précieux 
échantillons biologiques extraits, dosés et aliquotés, et à Franck ASSAYAG, pour son 
aide au développement de notre modèle in vivo.  

Enfin, je tiens à remercier ma famille: mes parents et ma grand­mère, pour 
leur soutien inconditionnel et leur amour, Eric et Yoan, mes compagnons de vie, mes 
compagnons  d’amour,  dont  la  patience  et  la  confiance  ont  été  décisifs  pour 
l’accomplissement de ce travail. Cette thèse est aussi la vôtre. 

Je dédie ce travail à Muriel, petit ange parti bien trop tôt. 
La vie peut être faite de belles rencontres, même si elles sont parfois très courtes.
Table des matières

Introduction ................................................................................................................ 1 
1­ La glande mammaire normale ............................................................................................ 2 
1‐1. Structure de la glande mammaire normale adulte .............................................................. 2 
a­ Les cellules luminales ............................................................................................................. 3 
b­ Les cellules myoépithéliales ................................................................................................... 3 
1‐2. Développement de la glande mammaire .............................................................................. 4 
a­ La glande mammaire embryonnaire ..................................................................................... 4 
b­ Plasticité de la glande mammaire au cours de la vie génitale ............................................. 4 
1‐3. Conclusion ............................................................................................................................... 5 
2­ Les cancers du sein ................................................................................................................. 6 
2‐1. Epidémiologie ......................................................................................................................... 6 
2‐2. Les facteurs de risque ............................................................................................................ 7 
a­ Les facteurs de risques génétiques ......................................................................................... 7 
b­ Le mode de vie ........................................................................................................................ 7 
c­ L’âge ........................................................................................................................................ 8 
d­ Les anomalies des systèmes de réparation des dommages de l’ADN .................................... 8 
e­ L’imprégnation hormonale .................................................................................................... 8 
f­ L’exposition aux  radiations ionisantes .................................................................................. 8 
2‐3. Conclusion ............................................................................................................................... 8 
3­ Hétérogénéité des cancers du sein .................................................................................... 9 
3‐1. Classifications clinique, histologique et phénotypique ....................................................... 9 
a­ La classification clinique ........................................................................................................ 9 
b­ La classification histologique ................................................................................................. 9 
c­ La classification histopronostique ....................................................................................... 11 
d­ La classification selon le statut des récepteurs hormonaux ............................................... 11 
3‐2. La classification moléculaire ............................................................................................... 12 
a­ Les tumeurs luminales .......................................................................................................... 12 
b­ Les tumeurs ERBB2+ ............................................................................................................. 14 
c­ Les tumeurs  « basal­like » .................................................................................................... 14 
d­ D’autres tumeurs non­luminales ......................................................................................... 14 
e- Les tumeurs « normal-like » .................................................................................................. 15 
3‐3. De la signature moléculaire à la clinique ............................................................................ 15 
3‐4. Altérations de l’ADN ............................................................................................................. 17 
a­ Analyses génomiques par puces à ADN ............................................................................... 17 
b­ Analyses génomiques par séquençage massif à haut débit ................................................ 18
3‐5. Conclusion ............................................................................................................................. 21 
4­ La polarité apico­basale ..................................................................................................... 21 
4‐1. Etablissement de la polarité apico‐basale .......................................................................... 21 
a­ Le pôle apical ........................................................................................................................ 22 
b­ Le pôle basolatéral ............................................................................................................... 23 
c­ Les  jonctions adhérentes ..................................................................................................... 24 
d­ Les jonctions serrées ............................................................................................................. 27 
4‐2. Les complexes protéiques CRUMBS, PAR et SCRIBBLE .................................................... 29 
a­ Le  complexe CRUMBS .......................................................................................................... 29 
b­ Le  complexe PAR .................................................................................................................. 31 
c­ Le  complexe SCRIBBLE ........................................................................................................ 33 
4‐3. Conclusion ............................................................................................................................. 34 
5­ Polarité et cancer .................................................................................................................. 36 
5‐1. Altérations des protéines de la polarité dans les carcinomes .......................................... 36 
a­ Modifications de l’expression suivant le type de cancer ......................................... 36 
b­ Altérations de la localisation subcellulaire ............................................................. 38 
5‐2. Les  protéines de la polarité sont des régulateurs de la carcinogenèse ........................... 38 
a­ La prolifération cellulaire ........................................................................................ 38 
b­ L’apoptose ................................................................................................................. 39 
c­ La migration cellulaire ............................................................................................. 40 
d­ L’orientation du fuseau mitotique ........................................................................... 40 
5‐3. Conclusion ............................................................................................................................. 41 
Objectifs de mon travail de thèse ..................................................................... 42 
1­ Les carcinomes infiltrants de type lobulaire .............................................................. 43 
2­ Les carcinomes infiltrants de type micropapillaire ................................................. 45 
3­ Choix du modèle in vitro .................................................................................................... 46 
3‐1. Les cellules MCF10A ............................................................................................................ 46 
3‐2. Culture en 3 dimensions ...................................................................................................... 47 
4­ Conclusion ............................................................................................................................... 48 
Résultats et Discussion ........................................................................................ 49 
1­ Anomalies des gènes de l’adhésion cellulaire dans les carcinomes invasifs de 
type lobulaire. ............................................................................................................................. 50 
1‐1. Analyse génomique .............................................................................................................. 51 
1‐2. Profil transcriptomique ....................................................................................................... 52 
1‐3. Conclusion ............................................................................................................................. 53
2­ Altérations de la polarité apico­basale dans les carcinomes invasifs de type 
micropapillaire. ......................................................................................................................... 54 
2‐1. Cellules initiatrices de cancer et évaluation du pronostic ................................................ 56 
a­ Analyse phénotypique des cellules progénitrices de cancer ............................................... 56 
b­ Pronostic des IMPC ............................................................................................................... 58 
c­ Conclusion ............................................................................................................................. 58 
2‐2. Etude phénotypique  détaillée  de la polarité cellulaire des IMPC ................................... 60 
a­ Altérations de la polarité apico­basale ............................................................................... 60 
b­ Présence d’un stroma réactif et d’une lumière externe ....................................................... 62 
c­ Surexpression de la protéine de la polarité LIN7A .............................................................. 63 
2‐3. Etablissement d’un modèle in vitro .................................................................................... 65 
a­ La surexpression de LIN7A altère la polarité apico­basale ................................................ 66 
b­ La surexpression de LIN7A inhibe la formation de la lumière centrale ............................. 66 
c­ La surexpression de LIN7A induit une résistance à l’anoïkis .............................................. 67 
d­ Conclusion ............................................................................................................................. 69 
2‐4. Altérations génomiques des IMPC ...................................................................................... 70 
a­ Une entité, deux génomiques ............................................................................................... 70 
b­ Les IMPC présentent des mutations de gènes impliqués dans la polarité, la ciliogenèse et 
la morphologie cellulaire ......................................................................................................... 74 
2‐5. Conclusion ............................................................................................................................. 76 
Conclusion et Perspectives ................................................................................. 77 
1­ Altérations de la polarité apico­basale et de l’adhésion dans les cancers du 
sein.................................................................................................................................................. 78 
2­ Hétérogénéité moléculaire et évolution de la prise en charge des patientes . 84 
3­ Perspectives ........................................................................................................................... 85 
Autres publications au cours de ma thèse .................................................... 87 

Références bibliographiques ............................................................................. 88
Liste des figures 

Figure 1:   Glande mammaire adulte humaine.……………………………………………………………………..……... 2
Figure 2:   Organisation d’un acinus etprofilsphénotypiquesdescellulesépithéliales luminaleset 
myoépitéliales basales.………………………….…………………………………………………………………...  3 
Figure 3:   Glande mammaire de souris ……………………………………..………………………………………………. 5
Figure 4:   Incidencedu cancer du sein……………………………………………………………………………………….. 6
Figure 5:   Tumeur dusein de type insituouinfiltrant sans autrespécificité…………………...………….. 10
Figure 6:   Hétérogénéité morphologiquedescarcinomesduseininfiltrants……………………………….. 10
Figure 7:  Taux de survie des patientes atteintes d’IC‐NST, enfonctionde leurgrade 
tumoral……………………………………………………………………………………………………………………..  11
Figure 8:   Classification moléculaire descancersduseininvasifs……………………………………………..… 13
Figure 9:   Survie globale en fonction de la classificationmoléculairedestumeurs...………..…………… 15
Figure 10:   Résumé des caractéristiquesphénotypiques,cliniquesetthérapeutiques relatives à 
chaque sous‐type moléculaire de cancer du sein……...………………………………………………….  16
Figure 11:   Analyse génomique de 2000 cancers du sein……………………………………………………………… 18
Figure 12:   Absence deparallélisme absoluentrelesclassificationshistologique, immunohistochi‐
mique, moléculaire et issue du séquençage à haut débit……………………………………...............  20
Figure 13:   Cellule épithéliale mammairenormale…………………………………………………………………......... 22
Figure 14:   Formationde la lumière tissulaire…………………………………………………………………………....... 23
Figure 15:  Adhérence des cellules à la matrice extracellulaire …………………………………………………….. 23
Figure 16:   Représentation schématiquedesjonctionsadhérentes……………………………………………….. 25
Figure 17:   Formationdes jonctions adhérentes………………………………………………………….……………….. 25
Figure 18:   Représentation schématiquedes composants structuraux desjonctions serrées…………. 28
Figure 19:   Représentation schématique desprotéinesducomplexeCRUMBS…………………………….... 30
Figure 20:   Représentation schématiquedu complexe protéique PARauniveau des jonctions serrées 31
Figure 21:  Formation des jonctions serrées………………………………………………………………………………… 32
Figure 22:   Représentation schématiqueducomplexeSCRIBBLE…………………………………………………. 34
Figure 23:   Caractérisation phénotypiquedes ILC………………………………………………………………………... 44
Figure 24:   Caractérisation phénotypiquedesIMPC……………………………………………………….…………….. 45
Figure 25:   Caractéristique génomiqueetphénotypiquedelalignéecellulaireMCF10A, issue d’un 
épithélium mammaire normal……………………………………………………………...…..……………...…  47
Figure 26:   Culture dela lignée MCF10 en3‐DdansduMatrigel™ ………..……………………………………… 48
Figure 27:   Altérationsgénomiques trouvéesdanslesILC……………………………………………………………. 51