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Theses Year : 2020

Characterization of the FGFR3 regulatory network in bladder cancer

Caractérisation des réseaux de régulation impliquant FGFR3 dans les cancers de vessie

(1)
1
Aura Ileana Moreno Vega
  • Function : Author
  • PersonId : 1164902
  • IdRef : 254525504

Abstract

Bladder cancer is the fourth most common cancer in men in Europe and is a deadly disease once it invades the muscle (MIBC). In spite of this, it is only in the last few years that improvement has been made in patient treatment. Recent clinical trials have shown promising results for MIBC following the inhibition of FGFR3 (with a pan-FGFR inhibitor), a receptor tyrosine kinase altered in 20% of MIBC by activating mutations. These alterations are enriched in the luminal papillary subtype of MIBC. The aim of this project was to characterize the poorly-studied FGFR3 gene regulatory network in bladder cancer, allowing for a better understanding of the role of such receptor in bladder tumorigenesis, an improved interpretation of patient outcome from clinical trials (positive response and resistance) and the identification of new therapeutic targets. During the first part of this project we constructed a bladder-cancer-specific gene regulatory network using a data mining algorithm (H-LICORN) as well as transcriptomic data coming from: (1) bladder cancer cell lines and bladder tumors expressing a mutated FGFR3 and (2) different preclinical models where the expression or activity of FGFR3 was modulated. Secondly, the predicted network was functionally validated through the use of large and small gene invalidation screens followed by analysis of cell viability. Such results allowed for the identification of p63, a transcription factor previously described as important in the basal aggressive subtype of MIBC that present a low rate of FGFR3 mutation. Further functional investigation allowed us to confirm that TP63 mediates cell viability, proliferation, differentiation and migration in FGFR3 mutated bladder cancer cell lines in vitro and in vivo. These findings point to a similar yet slightly different role of p63 in basal MIBC and in luminal papillary tumors mutated for FGFR3.In parallel to the construction and validation of the FGFR3 gene regulatory network, we characterized a mutated FGFR3 transgenic mouse model of bladder carcinoma, that shows for the first time the oncogenic role of an altered FGFR3 in vivo. Reinforcing the potential use of the model for translational research, we confirmed that tumors derived from FGFR3 transgenic mice were at the histologic and transcriptomic levels close to their human counterparts. Additionally, our murine model enabled us to pinpoint a male-dominant tumor incidence in FGFR3 mutated human tumors, observed in all molecular subtypes of bladder cancer. As a possible mechanism explaining such phenomenon, we observed that the androgen receptor (AR) was more active in FGFR3-mutated human tumors (both male and female) compared to FGFR3-wildtype tumors.
Le cancer de la vessie est le quatrième cancer le plus fréquent chez les hommes en Europe et lorsque la tumeur envahit le muscle vésical (TVIM), le pronostic est très péjoratif. Or, la prise en charge thérapeutique et la survie des patients atteints d’un cancer de vessie a peu évolué pendant de nombreuses années. Récemment, des essais cliniques évaluant l’inhibition de FGFR3 (avec un inhibiteur pan-FGFR) ont montré des effets bénéfiques chez des patients atteints d’une TVIM. FGFR3 est un récepteur à activité tyrosine kinase qui présente des mutations activatrices dans 20% des TVIM appartenant au sous-type luminal-papillaire. L’objectif de ce projet était d’élucider le réseau de régulation de gènes impliquant FGFR3 dans le cancer de la vessie. Cette étude devrait permettre d’améliorer la compréhension du rôle de FGFR3 dans le développement et la progression du cancer de vessie, d’interpréter les résultats des essais cliniques (réponse et résistance au traitement) et d’ajuster la stratégie thérapeutique actuelle (à travers l’identification de nouvelles cibles). Dans la première partie de mon projet, nous avons construit un réseau de régulation de gènes via un algorithme bioinformatique (H-LICORN) et des données transcriptomiques issues de : (1) lignées de cancer de la vessie exprimant un FGFR3 muté et (2) deux modèles précliniques dans lesquels l’expression de FGFR3 a été altérée. Dans une seconde partie, le réseau prédit a été validé fonctionnellement en utilisant des données de viabilité cellulaire (criblages à large et petite échelle : CRISPR-Cas9, siRNA). Cette validation nous a permis d’identifier p63 ; déjà décrit comme impliqué dans un sous-groupe de tumeurs basales présentant un faible taux de mutations de FGFR3, en tant que facteur de transcription également impliqué dans la voie du récepteur FGFR3 altéré. Une étude plus approfondie nous a permis de confirmer que p63 contrôle la viabilité, la prolifération, la différenciation et la migration des lignées de cancer de vessie exprimant FGFR3 muté. Ainsi, ces résultats démontrent un rôle inattendu de p63 dans les TVIM luminales enrichies en mutations de FGFR3.Parallèlement, nous avons caractérisé un modèle murin de tumeurs de vessie surexprimant la forme FGFR3 humain mutée (S249C). Grâce à ce modèle nous avons pu démontrer in vivo le rôle oncogénique de FGFR3 muté dans la vessie. Nous avons confirmé que les tumeurs murines et humaines sont comparables au niveau transcriptomique et histologique, montrant la possibilité d’utiliser ce modèle en recherche translationnelle. Par ailleurs, les résultats de l’étude murine nous ont amené à comparer l’incidence des tumeurs de vessie entre hommes et femmes, révélant un biais important avec une incidence plus élevée chez les patients hommes atteints de tumeurs de vessie exprimant un FGFR3 muté, indépendamment du sous-type tumoral. En outre, nous avons démontré que le récepteur aux androgènes est fortement activé dans les tumeurs de vessie humain exprimant FGFR3 muté (que ce soit un patient homme ou femme) comparé aux tumeurs exprimant un récepteur sauvage.
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Dates and versions

tel-03778594 , version 1 (16-09-2022)

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  • HAL Id : tel-03778594 , version 1

Cite

Aura Ileana Moreno Vega. Characterization of the FGFR3 regulatory network in bladder cancer. Cancer. Université Paris sciences et lettres, 2020. English. ⟨NNT : 2020UPSLT006⟩. ⟨tel-03778594⟩
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