112 - Méthodes haut débit pour l’analyse de la signalisation par les récepteurs nucléaires

Métabolisme et cancer

• Communication orale 08 h 45
  Les séquences répétées Alu, identifiées comme plateforme de régulation transcriptionnelle dans la réponse des macrophages à l’infection par Mycobacterium tuberculosis
  Manuella Bouttier (Université McGill), John White (Université McGill)

  Dans le but de comprendre la régulation épigénétique de la réponse des macrophages au cours des étapes précoces de l’infection par M. tuberculosis (Mtb), nous avons réalisé une analyse par ChIPseq de la monomethylation de H3K4 (H3K4me1), marqueur associé aux enhancers actifs. Les pics de novo H3K4me1 dans les cellules infectées sont associés aux gènes impliqués dans les défenses cellulaires et l’apoptose. Notre analyse révèle que 40% de ces régions de novo méthylées contiennent des éléments transposables de type Alu (humain/primate spécifique). Ces régions sont enrichies pour les sites de fixation des facteurs de transcription, tels que ceux de la famille MEF2 et ATF, ainsi que pour les récepteurs nucléaires LXR et RAR, qui ont déjà tous été impliqués dans la différenciation, la survie, ou les réponses au stress et aux infections. Grace à une approche combinant bio-informatique, génétique moléculaire et biochimie, nous avons pu mettre en évidence que les gènes associés à ces régions monomethylées contenant des séquences Alu, sont impliquées dans la réponse métabolique à l’infection. Nous avons montré que la signalisation par LXRa, qui diminue la viabilité de Mtb de 18-fois en altérant le métabolisme du cholestérol et en activant l’apoptose, peut être induite par des éléments de fixation (LXRE) situés dans ces séquences Alu. Cette étude a permis de mettre en évidence de rôle des séquences transposables Alu dans l’évolution de la réponse immunitaire innée chez l’Homme.

• Communication orale 09 h 10
  Génomique fonctionnelle et métabolomique : les récepteurs nucléaires et l’évolution du cancer
  Étienne Audet-Walsh (Université McGill), Vincent Giguere (Université McGill)

  La plupart des pathologies humaines sont caractérisées par une ou plusieurs altérations du métabolisme énergétique, sans que les mécanismes sous-jacents n’aient été clairement identifiés. Notre objectif est de comprendre comment les récepteurs nucléaires coordonnent leurs actions avec les voies de signalisation AMPK et mTOR afin de reprogrammer le métabolisme tumoral. À l’aide d’outils de génomique fonctionnelle et de métabolomique, nous avons mis en évidence l'existence d’un lien entre le récepteur nucléaire ERRα (estrogen-related receptor) et AMPK dans le contrôle du métabolisme mitochondrial et la synthèse des purines. Ainsi, en modulant l'activité de cet axe, on peut entrainer une multitude d'effets métaboliques bénéfiques, telle une amélioration de la sensibilité des cellules tumorales à certaines chimiothérapies. De façon similaire, l’étude des changements du transcriptome et du cistrome (ChIP-seq) induits par les androgènes nous a permis d’identifier la voie de mTOR comme un élément clé de la reprogrammation métabolique par le récepteur aux androgènes (AR). Ces travaux révèlent l’existence d’une coordination précise entre les voies de signalisation et les récepteurs nucléaires dans le contrôle du métabolisme tumoral. Avec une approche multidisciplinaire, nous avons ainsi pu identifier de nouveaux biomarqueurs de progression et de possibles nouvelles avenues thérapeutiques anti-cancer.

• Communication orale 09 h 35
  Étude de PARG et de son activité oncogénique dans le cancer du sein
  Maud Marques (Université McGill), Michael Witcher (Université McGill)

  Approximativement 90% des décès associés au cancer du sein sont dus à l’apparition de métastases. Cette observation met en évidence le besoin d’identifier de nouvelles cibles thérapeutiques impliquées dans ce processus. PARG, la seule enzyme capable d’enlever la poly (ADP-ribosylation) ou PARylation, une modification post-traductionnelle, est surexprimé dans de nombreux cancers incluant le cancer du sein. Notre objectif est d’étudier son rôle dans le processus de transformation cellulaire.

  En utilisant, différents modèles in vitro et in vivo, nous avons observé que la surexpression de PARG augmente le niveau de transformation de cellules immortalisées, ainsi que la formation de tumeurs. La déplétion de PARG, quant à elle, d’une part, entraine une diminution de la taille et du nombre de tumeurs forméeset d’autre part réduit le nombre et la taille des métastases développées dans les poumons, sans affecter la taille des tumeurs primaires.

  Au niveau moléculaire, la modification des niveaux de PARG dans la cellule affecte les niveaux de NAD+ et d’ATP, modulant ainsi la voie de signalisation de mTOR et favorisant la traduction d’ARNm pro-oncogéniques tels que SNAI1 et MYC.

  Pour toutes ces raisons, nous pensons que PARG agit comme un oncogène dans le développement du cancer du sein et serait une très bonne cible thérapeutique.

• Communication orale 10 h 00
  Récepteurs aux œstrogènes : intégration de données de localisation génomique et d’expression génique dans la compréhension des pathologies métaboliques
  Stéphanie Bianco (Université Sherbrooke), Martin Morin (UdeS - Université de Sherbrooke), Gévry Nicolas (Université Sherbrooke)

  Le tissu adipeux blanc (WAT) participe par excrétion d’adipokines à la régulation de processus physiologiques incluant l’homéostasie énergétique, le métabolisme des lipides, la réponse immunitaire et la reproduction. Inversement, les hormones stéroïdiennes comme les œstrogènes, stimulent, maintiennent, et contrôlent la distribution des graisses. Chez la femme, le déclin de la synthèse des œstrogènes survenant à la ménopause entraine une redistribution du stockage des lipides et une augmentation de la masse adipeuse. Aujourd’hui, les mécanismes moléculaires connectant la reproduction, la signalisation des œstrogènes et le métabolisme des lipides sont encore flous. Cette étude cherche à déterminer les effets moléculaires à court terme des œstrogènes sur le WAT. Le modèle utilisé est une souris ovariectomisées à laquelle l’on injecte ou non de l’œstradiol. 2h après, des expériences de ChIPseq sur le WAT ont révélé le recrutement de ERα (estrogen receptor α) à la chromatine proche de gènes impliqués dans la néoglucogenèse, la β-oxydation des lipides, le cycle de Krebs et la chaine de transport des électrons. Ces résultats semblent se répercuter sur le transcriptome; nous avons mis en evidence une surexpression de ces gènes, et les effets sur l’activité de la β-oxydation, du cycle de krebs et sur la glycolyse. Les œstrogènes semblent ainsi bien avoir un impact direct sur l’expression génique du WAT, permettant notamment une utilisation accentuée des lipides au dépend du glucose.

Remodelage de la chromatine

• Communication orale 10 h 40
  Remodelage de la chromatine et action des récepteurs nucléaires
  Jacques Drouin (Institut de Recherches Cliniques de Montréa), Alexandre Mayran (Université McGill)

  Les facteurs pionniers agissent comme chefs d’orchestre du destin cellulaire. En remodelant le paysage épigénétique, ils permettent à d’autres facteurs de transcription d’agir sur des régions du génome auxquels ils n’auraient normalement pas accès. Ceci a d’abord été mis en évidence pour Foxa1 permettant l’accès au récepteur des œstrogènes pendant le développement du foie. Nous avons utilisé le développement de l’hypophyse comme modèle d’étude de l’action pionnière et de ses caractéristiques. Pax7, agit comme facteur pionnier forçant le destin cellulaire vers une identité melanotrope; une des deux lignées hypophysaires exprimant le précurseur hormonal POMC. Par une analyse de la dynamique de cette action pionnière nous montrons que le remodelage chromatinien est bi-phasique. Une première étape rapide de liaison du facteur pionnier précède une augmentation plus lente et progressive de l’ouverture de la chromatine permettant ainsi la liaison du récepteur des glucocorticoïdes sur de nouvelles cibles. Les éléments régulateurs ouverts sous l’action de Pax7 sont également associés à une perte de méthylation de l’ADN et acquièrent une mémoire épigénétique stable révélée par la liaison de facteurs de transcription signaux-dépendant longtemps après retrait de Pax7. Ce travail démontre qu’une expression transitoire d'un facteur pionnier peut être suffisante pour établir l’identité cellulaire, mais également pour contrôler les réponses aux signaux dans les cellules différenciées.

• Communication orale 11 h 05
  Analyse intégrative génomique du récepteur nucléaire LRH-1 dans la fonction ovarienne
  Stéphanie Bianco (UdeS - Université de Sherbrooke), Nicolas Gévry (Université Sherbrooke)

  Après le pic de LH, le follicule ovarien pré-ovulatoire entre dans un programme intensif de différenciation cellulaire, orchestré par des changements majeurs dans le profil transcriptionnel des cellules de la granulosa, déclenchant au final l'ovulation et la lutéinisation, processus essentiels pour la fécondité. En utilisant un protocole standard d’induction d’ovulation chez la souris, les éléments de régulation des gènes ont été isolés et identifiés dans les cellules de la granulosa avant et après le signal ovulatoire, en utilisant la méthode de FAIRE-seq. Les résultats obtenus démontrent que les cellules de la granulosa subissent une reprogrammation majeure des éléments régulateurs distaux et que ceci corrèle avec la présence du récepteur nucléaire LRH-1 (ou Nr5a2), confirmée par ChIP-seq dans les cellules ovariennes. De manière intéressante, plusieurs processus essentiels à l'ovulation sont perturbés en absence de LRH-1 dans les souris KO spécifique dans les cellules de la granulosa, même si les ovocytes restent fertilisables. L’ensemble de ces données combinées aux analyses de transcriptome par RNA-seq dans les souris LRH-1 KO par rapport à celles de type sauvage révèlent un rôle essentiel de LRH-1 dans les processus de stéroïdogenèse, d'angiogenèse, d’organisation du cytosquelette et de migration cellulaire, résultat compatible avec l'échec de l'ovulation et de la lutéinisation.

• Communication orale 11 h 30
  Différences fonctionnelles dans l’état de la chromatine entre les différents sous-types génétiques de cancer de la prostate
  Mathieu Lupien (University of Toronto)

  La fusion entre les gènes TMPRSS2 et ERG (T2E) menant à la surexpression du facteur de transcription ERG est retrouvée dans près de la moitié des cas de cancer de la prostate. Afin d’établir le rôle de cette surexpression sur la nature du cancer de la prostate, nous avons identifié les différences fonctionnelles dans l’état de la chromatine à l’aide d’immunoprécipitation de la chromatine acétylée sur la lysine 27 de l’histone H3 (H3K27ac), une modification de la chromatine typique d’éléments engagés dans la régulation de l’expression des gènes, dans près de 20 échantillons de tumeurs primaires. Nos résultats démontrent un profil distinct d’éléments de régulation engagés entre les tumeurs de la prostate T2E versus les non-T2E. La protéine ERG surexprimée dans les tumeurs T2E coopte les facteurs de transcription du cancer de la prostate HOXB13 et FOXA1. Le profil d’éléments de régulation engagés dans les tumeurs T2E démontre également l’activation de la voie de signalisation NOTCH. En accord, l’inhibition de la voie de signalisation NOTCH par l’entremise de composés chimiques limite l’invasion de modèles cellulaires du cancer de la prostate du type T2E. Dans l’ensemble, nos travaux définissent une nouvelle cible thérapeutique contre le cancer de la prostate du type T2E.

Dîner

Cibles thérapeutiques et mécanisme d’action des médicaments

• Communication orale 12 h 45
  Mécanismes de répression transcriptionnelle par les antiœstrogènes
  Tatiana Traboulsi (UdeM - Université de Montréal)

  70% des tumeurs mammaires expriment le récepteur des œstrogènes ERα et leur croissance est régulée par les œstrogènes. Les anti-œstrogènes totaux tels qu’ICI 182,780 (ICI) sont prescrits pour traiter les cancers du sein ER+ avancés, mais notre compréhension de leurs mécanismes d’action demeure incomplète. ICI mène à l'ubiquitination puis la dégradation d'ERα par le protéasome, et nous avons observé qu’il induisait également sa SUMOylation. Cette modification est associée avec la répression de l’activité transcriptionnelle d’autres récepteurs nucléaires. Nous proposons que la SUMOylation d'ERα contribue à l'anti-œstrogénicité totale d'ICI, en réprimant la transcription des gènes cibles d'ERα via la modulation du recrutement de cofacteurs. Des expériences d’immunoprécipitation de la chromatine dans des cellules MCF-7 (ER+) ont montré qu’ICI permettait une phase de recrutement d’ERα au niveau de ses séquences cibles, suivie d’une perte de liaison à l’ADN. Cette perte n’est due ni à la dégradation d’ERα, ni à une relocalisation cellulaire. L’inhibition de la SUMOylation d’ERα par la surexpression d’une deSUMOylase permet d’étendre la phase de liaison à l’ADN et déréprime l’expression de gènes cibles d’ERα en présence d’ICI. Enfin, ICI entraine une fermeture de la chromatine au niveau des séquences cibles d’ERα, ce qui suggère le recrutement d’un facteur de remodelage de la chromatine par ERα-SUMO, assurant ainsi une inhibition complète de l’expression des gènes cibles d’ERα.

• Communication orale 13 h 10
  LRH-1 : un récepteur nucléaire orphelin comme cible thérapeutique pour les cancers du sein?
  Stéphanie Bianco (Université Sherbrooke), Nicolas Gévry (UdeS - Université de Sherbrooke)

  LRH-1 (ou NR5A2) est un récepteur nucléaire orphelin qui joue un rôle essentiel dans la progression des cancers du sein. Bien que l'action de LRH-1 soit fortement corrélée avec la signalisation du récepteur ERα, LRH-1 est également exprimé dans les cancers « triple négatif » (TNBC) suggérant un rôle important de ce récepteur dans tous les types de cancers de sein. En effet, nous avons démontré que le programme transcriptionnel de LRH-1 dans les cellules cancéreuses est associé aux gènes impliqués dans la croissance cellulaire et la migration et corrèle avec la signature des tumeurs de grade élevé et de mauvais pronostic. De plus nos récentes analyses cistromiques révèlent que LRH-1 présente un degré de plasticité dans sa capacité de liaison à l’ADN. En effet, LRH-1 est associé préférentiellement à ERα et FOXA1 dans les cellules ERα+ et contrôle principalement les gènes impliqués dans la prolifération (CCND1, CDKN1A) et la signalisation hormonale. Cependant, dans les TNBC, LRH-1 se lie préférentiellement proche des gènes impliqués dans la migration, caractéristique de la progression des cancers associés à un mauvais pronostic. Ces données corrèlent avec les résultats obtenus in vitro montrant que l'inhibition de LRH-1 par des shRNA ou des molécules synthétiques bloque la prolifération mais aussi la migration et l'invasion cellulaire, faisant de LRH-1 une nouvelle cible potentielle pour le développement de traitements alternatifs.

• Communication orale 13 h 35
  Nouvelles fonctions du récepteur des androgènes
  Miltiadis Paliouras (Université McGill), Mark Trifiro (Université McGill)

  Nos études ont permis d’élargir les caractéristiques fonctionnelles du récepteur des androgènes (AR). Par ailleurs, le séquençage « nouvelle génération » a redéfinit notre compréhension de la génétique des cancers. Dans le cancer de la prostate (PC), ces études ont identifié plusieurs mutations récurrentes, parmi lesquelles le gène qui code pour le AR est fréquemment ciblé. Etant donné son rôle central dans le cancer de la prostate, ces mutations pourraient rajouter au répertoire de fonctions du AR dans la tumorigènese. Nos études actuelles sur le AR ont révélé un mécanisme potentiel par lequel des nouvelles mutations d’ADN sont générées en créant un « mutator phenotype ». Nous avons identifié une nouvelle propriété de type « gain de fonction » créée par un épissage différentiel, résultant à des altérations dans le métabolisme cellulaire facilitant la mutagénèse et augmentant l’hétérogénéité des tumeurs. Etant donné que le PC est caractérisé par l’instabilité génétique et un métabolisme cellulaire altéré, nos études ont caractérisé les mécanismes par lesquels des mutations du AR peuvent favoriser un environnement mutagène et tumorigène. Ceci suggère que le contrôle de l’état métabolique permettrait de catalyser le « mutator phenotype ». En conclusion, la caractérisation des ses propriétés « gain de fonction » du AR permettront l’amélioration de notre compréhension de la progression du PC et aideront au développement de nouveaux traitements thérapeutiques.

• Communication orale 14 h 00
  Un nouveau rôle du facteur épigénétique CTCF en tant que suppresseur de tumeurs
  Maïka Jangal (Université McGill)

  CTCF est un suppresseur de tumeur impliqué dans la régulation épigénétique, souvent muté ou perdu dans les cancers. Ses multiples rôles au sein du noyau cellulaire rendent difficile la compréhension des effets du disfonctionnement de CTCF dans la progression oncogénique. Nous étudions ici deux rôles de CTCF apportant des éléments de réponse à cette question.

  Premièrement, CTCF est modifié par l’ajout de poly-(ADP)-ribose appelé PARylation, catalysé par l’enzyme PARP1 (poly (ADP-ribose) polymerase). La diminution de la PARylation de CTCF est observée dans une importante proportion des cancers du sein à des stades avancés, mais l’impact oncogénique de cette perte est mal compris. Nous montrons ici que la PARylation de CTCF est nécessaire au processus de réparation de l’ADN via le recrutement de BRCA2 aux sites de dommages.

  D’autre part, CTCF influence l’expression des gènes en établissant des frontières autour de gènes suppresseurs de tumeurs tels que p16 ou RB1. La perte de CTCF au niveau de ces frontières résulte en l’étalement de l’hétérochromatine dans des régions normalement transcrites, inhibant ainsi l’expression de ces suppresseurs de tumeur. Ici, nous montrons que la perte de CTCF peut également affecter la transcription d’oncogènes tels que SNAI1 et TGFβ2, favorisant la transformation cellulaire.

Approches de criblage et développement de médicament

• Communication orale 14 h 40
  Comment cribler un hétérodimère de RNs nucléaires?
  David Cotnoir-White (UdeM - Université de Montréal), Daniel Levesque (Université de Montréal), Sylvie Mader (Universite de Montreal)

  Les RNs nucléaires (RN) opèrent rarement seul; la liaison à l’ADN et le recrutement de cofacteurs nécessitent généralement la dimérisation des RNs. La composition du dimère définie la séquence liée et les signaux hormonaux qui activeront la transcription. Traditionnellement, les méthodes utilisées pour étudier ou cribler les RN les traitent de facto comme des homodimères ou monomère. Nous avons développé trois méthodes pour cribler des dimère de RN. Premièrement le BRETFect, utilise un triple transfert d’énergie de Förster entre deux RN et un cofacteurs pour déterminer comment une population de RN se comporte. Cette méthode nous a permis d’identifier un inhibiteur de sumoylation des dimères de ERα. Deuxièmement, le PCA-BRET détecte exclusivement les interactions d’un hétérodimère spécifique même si celui-ci forme une minorité des paires de RNs. Par cette approche nous avons lancé deux criblage à haut-débits qui ont identifié plusieurs nouveaux rexinoïdes ciblant RXRg-Nur77 qui pourront être développés en thérapie pour traiter la dyskinésie parkinsonienne. Finalement, nous avons remis au goût du jour une méthode consistant à changer la spécificité de liaison à l’ADN des RNs pour leur faire lier un élément de réponse hybride exogène contrôlant un gène rapporteur; en utilisant cette technique nous pouvons cribler pour des modulateurs allostériques des RNs. Ces trois méthodes permettront de développer des thérapies dimère-spécifique avec des effets tissus-spécifiques.

• Communication orale 15 h 05
  Criblage à l’échelle du génome pour l’identification de modulateurs de la fonction du récepteur des œstrogènes dans les cellules de cancer du sein
  Sylvie Mader (UdeM - Université de Montréal)

  Le récepteur des œstrogènes ERα est surexprimé dans 70% des tumeurs mammaires. Suite à une induction à l’estradiol, ERα lie ses éléments de réponse (ERE) au niveau des séquences régulatrices de gènes cibles avec des cofacteurs pour moduler l’expression génique et augmenter la prolifération. Pour systématiquement identifier des gènes contribuant à la signalisation via ERα dans le cancer du sein, nous avons effectué un crible à l’échelle du génome dans une lignée humaine de cellules de cancer du sein luminal ER+ exprimant de manière stable un vecteur rapporteur luciférase en aval de 3 EREs (T47D-ERE3-Luc). Ce test est robuste (Z’>0.5) pour le shRNA contrôle contre ERα. Le crible primaire a identifié 1033 gènes (double-hits; 60% cut-off) régulant l’expression de la luciférase, incluant à la fois des régulateurs connus et nouveaux de la signalisation et/ou expression d’ERα. Un groupe de 615 gènes a été sélectionné pour un crible de confirmation. Nous avons analysé les transcriptomes de cellules T47D infectées avec des shRNAs validés (2-3/hit, 45% réduction du la cible) pour caractériser leur impact sur la signalisation via ERα. Les knockdowns de KAT6A (acétyltransférase) et de SMARCD2 (famille SWI/SNF) ont diminué le niveau d’expression d’ERα et mené à un profil d’expression génique similaire à celui suite au knockdown d’ERα. KAT6A et SMARCD2 sont tous 2 altérés dans un pourcentage significatif de tumeurs mammaires et pourraient contribuer à leur sensibilité aux anti-œstrogènes.

• Communication orale 15 h 30
  Interrogation chimiogénomique de la leucémie myéloïde aiguë humaine : identification de l’implication de RUNX1 dans la réponse anti-proliférative aux glucocorticoïdes
  Guy Sauvageau (Université de Montréal), Laura Simon (UdeM - Université de Montréal)

  Les glucocorticoïdes (GCs) module la transcription de gènes produisant des effets anti-inflammatoires et immunomodulateurs puissants. Les GCs sont utilisés dans le traitement de certains cancers hématologiques, mais leur utilisation dans le traitement de la leucémie myéloïde aiguë (LMA) doivent être mieux caractérisés. En utilisant une approche chimiogénomique combinant le séquençage de l'ARN et le dépistage chimique des 248 échantillons primaires de LMA, nous avons identifié une association entre les mutations RUNX1 et la sensibilité aux GCs. La sensibilité aux GCs est anti-corrélée avec les niveaux fonctionnels de RUNX1 tels que déterminés par la nature des mutations RUNX1; les mutations de type perte de fonction et dominante négative conduisant à une sensibilité accrue. La régulation négative de RUNX1 peut inverser la résistance aux GCs dans des lignées cellulaires dérivées de LMA. Les valeurs d’IC₅₀ et le pourcentage de cellules apoptotiques déterminés après le traitement aux GCs étaient proportionnels aux niveaux de knockdown. Ces résultats suggèrent que RUNX1 influence la réponse aux GCs dans la LMA. Considérant que les mutations de RUNX1 sont observées dans ~10-20% des cas de LMA et représentent un facteur indépendant de risque pour la survie globale des patients, notre étude supporte l’idée que les GCs pourraient être efficaces pour le traitement de patients atteints de LMA comportant une mutation dans le gène RUNX1.

• Communication orale 15 h 55
  Interactions entre médicaments dans le traitement du cancer du sein
  Marine Diennet (UdeM - Université de Montréal), Sylvie Mader (Université de Montréal)

  Deux tiers des tumeurs mammaires expriment le récepteur des estrogènes (ERα) et bénéficient de traitements ciblant spécifiquement l’activité de ce facteur de transcription hormono-dépendant. Le Tamoxifène (Tam) constitue le traitement standard de ces tumeurs. Cependant, malgré son efficacité, 30-50% des patientes connaitront une rechute, souvent accompagnée d’une résistance au Tam. Aux doses administrées en clinique, Tam est cytostatique. Actuellement, plusieurs essais cliniques visant à combiner des molécules chimiques cytotoxiques avec un traitement anti-hormonal sont en cours.

  Notre but est d’identifier des molécules qui, en combinaison avec le Tam, induiraient la mort des cellules cancéreuses du sein ERα positives. Pour ce faire, l’objectif premier est d’optimiser un crible afin d’identifier des molécules capables d’induire la mort cellulaire en présence d’une dose cytostatique de Tam. Les « hits » ainsi identifiés seront utilisés dans des tests secondaires qui viseront à vérifier ces effets dans plusieurs lignées de cancer du sein ER+, puis à caractériser la puissance de ces composés et leur activité apoptotique. Ces résultats seront finalement validés dans un modèle animal.

  La résistance aux antiestrogènes constitue un frein important au traitement des tumeurs mammaires ERα positives. Cette étude a pour but d’identifier des combinaisons de molécules qui permettraient une éradication plus efficace des cellules tumorales afin de prévenir ce phénomène de résistance.