Profile of thyroid hormones in breast cancer patients

Estrogen involvement in breast cancer has been established; however, the association between breast cancer and thyroid diseases is controversial. Estrogen-like effects of thyroid hormone on breast cancer cell growth in culture have been reported. The objective of the present study was to determine the profile of thyroid hormones in breast cancer patients. Serum aliquots from 26 patients with breast cancer ranging in age from 30 to 85 years and age-matched normal controls (N = 22) were analyzed for free triiodothyronine (T3F), free thyroxine (T4F), thyroid-stimulating hormone (TSH), antiperoxidase antibody (TPO), and estradiol (E2). Estrogen receptor ß (ERß) was determined in tumor tissues by immunohistochemistry. Thyroid disease incidence was higher in patients than in controls (58 vs 18%, P < 0.05). Subclinical hyperthyroidism was the most frequent disorder in patients (31%); hypothyroidism (8%) and positive anti-TPO antibodies (19%) were also found. Subclinical hypothyroidism was the only dysfunction (18%) found in controls. Hyperthyroidism was associated with postmenopausal patients, as shown by significantly higher mean T3 and T4 values and lower TSH levels in this group of breast cancer patients than in controls. The majority of positive ERß tumors were clustered in the postmenopausal patients and all cases presenting subclinical hyperthyroidism in this subgroup concomitantly exhibited Erß-positive tumors. Subclinical hyperthyroidism was present in only one of 6 premenopausal patients. We show here that postmenopausal breast cancer patients have a significantly increased thyroid hormone/E2 ratio (P < 0.05), suggesting a possible tumor growth-promoting effect caused by this misbalance.

Transcriptional up-regulation of PHLDA1 by 17β-estradiol in MCF-7 breast cancer cells

Most breast cancer risk factors are associated with prolonged exposure of the mammary gland to high levels of estrogens. The actions of estrogens are predominantly mediated by two receptors, ERα and ERβ, which act as transcription factors binding with high affinity to estrogen response elements in the promoter region of target genes. However, most target genes do not contain the consensus estrogen response elements, but rather degenerated palindromic sequences showing one or more mutations and other ER-binding sites such as AP-1 and SP-1. Using the differential display reverse transcription-polymerase chain reaction technique, our group identified several genes differentially expressed in normal tissue and in ER-positive and ER-negative primary breast tumors. One of the genes shown to be down-regulated in breast tumors compared to normal breast tissue was the PHLDA1 (Pleckstrin homology-like domain, family A, member 1). In the present study, we investigated the potential of PHLDA1 to be regulated by estrogen via ER in MCF-7 breast cancer cells. The promoter region of PHLDA1 shows an imperfect palindrome, an AP-1- and three SP-1-binding sites potentially regulated by estrogens. We also assessed the effects of 17β-estradiol on PHLDA1 mRNA expression in MCF-7 breast cancer cells. MCF-7 cells exposed to 10 nM 17β-estradiol showed more than 2-fold increased expression of the PHLDA1 transcripts compared to control cells (P = 0.05). The anti-estrogen ICI 182,780 (1 µM) inhibited PHLDA1 mRNA expression and completely abolished the effect of 10 nM 17β-estradiol on PHLDA1 expression (P < 0.05), suggesting that PHLDA1 is regulated by estrogen via ER.

Differential binding with ERα and ERβ of the phytoestrogen-rich plant Pueraria mirifica

Variations in the estrogenic activity of the phytoestrogen-rich plant, Pueraria mirifica, were determined with yeast estrogen screen (YES) consisting of human estrogen receptors (hER) hERα and hERβ and human transcriptional intermediary factor 2 (hTIF2) or human steroid receptor coactivator 1 (hSRC1), respectively, together with the β-galactosidase expression cassette. Relative estrogenic potency was expressed by determining the β-galactosidase activity (EC50) of the tuber extracts in relation to 17β-estradiol. Twenty-four and 22 of the plant tuber ethanolic extracts interacted with hERα and hERβ, respectively, with a higher relative estrogenic potency with hERβ than with hERα. Antiestrogenic activity of the plant extracts was also determined by incubation of plant extracts with 17β-estradiol prior to YES assay. The plant extracts tested exhibited antiestrogenic activity. Both the estrogenic and the antiestrogenic activity of the tuber extracts were metabolically activated with the rat liver S9-fraction prior to the assay indicating the positive influence of liver enzymes. Correlation analysis between estrogenic potency and the five major isoflavonoid contents within the previously HPLC-analyzed tuberous samples namely puerarin, daidzin, genistin, daidzein, and genistein revealed a negative result.

Transcriptional regulation of bidirectional gene pairs by 17-β-estradiol in MCF-7 breast cancer cells

Using cDNA microarray analysis, we previously identified a set of differentially expressed genes in primary breast tumors based on the status of estrogen and progesterone receptors. In the present study, we performed an integrated computer-assisted and manual search of potential estrogen response element (ERE) binding sites in the promoter region of these genes to characterize their potential to be regulated by estrogen receptors (ER). Publicly available databases were used to annotate the position of these genes in the genome and to extract a 5’flanking region 2 kb upstream to 2 kb downstream of the transcription start site for transcription binding site analysis. The search for EREs and other binding sites was performed using several publicly available programs. Overall, approximately 40% of the genes analyzed were potentially able to be regulated by estrogen via ER. In addition, 17% of these genes are located very close to other genes organized in a head-to-head orientation with less than 1.0 kb between their transcript units, sharing a bidirectional promoter, and could be classified as bidirectional gene pairs. Using quantitative real-time PCR, we further investigated the effects of 17β-estradiol and antiestrogens on the expression of the bidirectional gene pairs in MCF-7 breast cancer cells. Our results showed that some of these gene pairs, such as TXNDC9/EIF5B, GALNS/TRAPPC2L, and SERINC1/PKIB, are modulated by 17β-estradiol via ER in MCF-7 breast cancer cells. Here, we also characterize the promoter region of potential ER-regulated genes and provide new information on the transcriptional regulation of bidirectional gene pairs.

Prevalence of ERα-397 PvuII C/T, ERα-351 XbaI A/G and PGR PROGINS polymorphisms in Brazilian breast cancer-unaffected women

Polymorphisms of hormone receptor genes have been linked to modifications in reproductive factors and to an increased risk of breast cancer (BC). In the present study, we have determined the allelic and genotypic frequencies of the ERα-397 PvuII C/T, ERα-351 XbaI A/G and PGR PROGINS polymorphisms and investigated their relationship with mammographic density, body mass index (BMI) and other risk factors for BC. A consecutive and unselected sample of 750 Brazilian BC-unaffected women enrolled in a mammography screening program was recruited. The distribution of PGR PROGINS genotypic frequencies was 72.5, 25.5 and 2.0% for A1A1, A1A2 and A2A2, respectively, which was equivalent to that encountered in other studies with healthy women. The distribution of ERα genotypes was: ERα-397 PvuII C/T: 32.3% TT, 47.5% TC, and 20.2% CC; ERα-351 XbaI A/G: 46.3% AA, 41.7% AG and 12.0% GG. ERα haplotypes were 53.5% PX, 14.3% Px, 0.3% pX, and 32.0% px. These were significantly different from most previously published reports worldwide (P < 0.05). Overall, the PGR PROGINS genotypes A2A2 and A1A2 were associated with fatty and moderately fatty breast tissue. The same genotypes were also associated with a high BMI in postmenopausal women. In addition, the ERα-351 XbaI GG genotype was associated with menarche ≥12 years (P = 0.02). ERα and PGR polymorphisms have a phenotypic effect and may play an important role in BC risk determination. Finally, if confirmed in BC patients, these associations could have important implications for mammographic screening and strategies and may be helpful to identify women at higher risk for the disease.

Effect of estradiol and bisphenol A on human hepatoblastoma cell viability and telomerase activity

Sex hormones from environmental and physiological sources might play a major role in the pathogenesis of hepatoblastoma in children. This study investigated the effects of estradiol and bisphenol A on the proliferation and telomerase activity of human hepatoblastoma HepG2 cells. The cells were divided into 6 treatment groups: control, bisphenol A, estradiol, anti-estrogen ICI 182,780 (hereinafter ICI), bisphenol A+ICI, and estradiol+ICI. Cell proliferation was measured based on average absorbance using the Cell Counting-8 assay. The cell cycle distribution and apoptotic index were determined by flow cytometry. Telomerase activity was detected by polymerase chain reaction and a telomeric repeat amplification protocol assay. A higher cell density was observed in bisphenol A (P<0.01) and estradiol (P<0.05) groups compared with the control group. Cell numbers in S and G2/M phases after treatment for 48 h were higher (P<0.05), while the apoptotic index was lower (P<0.05) and telomerase activities at 48 and 72 h (P<0.05) were higher in these groups than in the control group. The cell density was also higher in bisphenol A+ICI (P<0.01) and estradiol+ICI (P<0.05) groups compared with the ICI group. Furthermore, cell numbers were increased in S and G2/M phases (P<0.05), while the apoptotic index was lower (P<0.05) and telomerase activities at 48 and 72 h were higher (P<0.05) in these groups than in the ICI group. Therefore, bisphenol A and estradiol promote HepG2 cell proliferation in vitro by inhibition of apoptosis and stimulation of telomerase activity via an estrogen receptor-dependent pathway.

Hormonal therapy with estradiol and drospirenone improves endothelium-dependent vasodilation in the coronary bed of ovariectomized spontaneously hypertensive rats

Drospirenone (DRSP) is a progestin with anti-aldosterone properties and it reduces blood pressure in hypertensive women. However, the effects of DRSP on endothelium-dependent coronary vasodilation have not been evaluated. This study investigated the effects of combined therapy with estrogen (E2) and DRSP on endothelium-dependent vasodilation of the coronary bed of ovariectomized (OVX) spontaneously hypertensive rats. Female spontaneously hypertensive rats (n=87) at 12 weeks of age were randomly divided into sham operated (Sham), OVX, OVX treated with E2 (E2), and OVX treated with E2 and DRSP (E2+DRSP) groups. Hemodynamic parameters were directly evaluated by catheter insertion into the femoral artery. Endothelium-dependent vasodilation in response to bradykinin in the coronary arterial bed was assessed using isolated hearts according to a modified Langendorff method. Coronary protein expression of endothelial nitric oxide synthase and estrogen receptor alpha (ER-α) was assessed by Western blotting. Histological slices of coronary arteries were stained with hematoxylin and eosin, and morphometric parameters were analyzed. Oxidative stress was assessed in situ by dihydroethidium fluorescence. Ovariectomy increased systolic blood pressure, which was only prevented by E2+DRSP treatment. Estrogen deficiency caused endothelial dysfunction, which was prevented by both treatments. However, the vasodilator response in the E2+DRSP group was significantly higher at the three highest concentrations compared with the OVX group. Reduced ER-α expression in OVX rats was restored by both treatments. Morphometric parameters and oxidative stress were augmented by OVX and reduced by E2 and E2+DRSP treatments. Hormonal therapy with E2 and DRSP may be an important therapeutic option in the prevention of coronary heart disease in hypertensive post-menopausal women.

The role of molecular, clinical and socioeconomic factors in the long-term survival of axillary node negative breast cancer patients

The overall objective of this study was to investigate factors associated with long-term survival in axillary node negative (ANN) breast cancer patients. Clinical and biological factors included stage, histopathologic grade, p53 mutation, Her-2/neu amplification, estrogen receptor status (ER), progesterone receptor status (PR) and vascular invasion. Census derived socioeconomic (SES) indicators included median individual and household income, proportions of university educated individuals, housing type, "incidence" of low income and an indicator of living in an affluent neighbourhood. The effects of these measures on breast cancer-specific survival and competing cause survival were investigated. A cohort study examining survival among axillary node negative (ANN) breast cancer patients in the greater Toronto area commenced in 1 989. Patients were followed up until death, lost-to-follow up or study termination in 2004. Data were collected from several sources measuring patient demographics, clinical factors, treatment, recurrence of disease and survival. Census level SES data were collected using census geo-coding of patient addresses' at the time of diagnosis. Additional survival data were acquired from the Ontario Cancer Registry to enhance and extend the observation period of the study. Survival patterns were examined using KaplanMeier and life table procedures. Associations were examined using log-rank and Wilcoxon tests of univariate significance. Multivariate survival analyses were perfonned using Cox proportional hazards models. Analyses were stratified into less than and greater than 5 year survival periods to observe whether known markers of short-tenn survival were also associated with reductions in long-tenn survival among breast cancer patients. The 15 year survival probabilities in this cohort were: for breast cancerspecific survival 0.88, competing causes survival 0.89 and for overall survival 0.78. Estrogen receptor (ER) and progesterone receptor (PR) status (Hazard Ratio (HR) ERIPR- versus ER+/PR+, 8.15,95% CI, 4.74, 14.00), p53 mutation (HR, 3.88, 95% CI, 2.00, 7.53) and Her-2 amplification (HR, 2.66, 95% CI, 1.36, 5.19) were associated with significant reductions in short-tenn breast cancer-specific survival «5 years following diagnosis), however, not with long-term survival in univariate analyses. Stage, histopathologic grade and ERiPR status were the clinicallbiologieal factors that were associated with short-term breast cancer specific survival in multivariate results. Living in an affluent neighbourhood (top quintile of median household income compared to the rest of the population) was associated with the largest significant increase in long-tenn breast cancer-specific survival after adjustment for stage, histopathologic grade and treatment (HR, 0.36, 95% CI, 0.12, 0.89).

Cellular Mechanisms of Resveratrol's Interaction with Mitochondrial Reactive Oxygen Species Metabolism

Resveratrol, a polyphenol found naturally in red wines, has attracted great interest in both the scientific community and the general public for its reported ability to protect against many of the diseases facing Western society today. While the purported health effects of resveratrol are well characterized, details of the cellular mechanisms that give rise to these observations are unclear. Here, the mitochondrial antioxidant enzyme Mn superoxide dismutase (MnSOD) was identified as a proximal target of resveratrol in vitro and in vivo. MnSOD protein and activity levels increase significantly in cultured cells treated with resveratrol, and in the brain tissue of mice given resveratrol in a high fat diet. Preventing the increase in MnSOD levels eliminates two of resveratrol’s more interesting effects in the context of human health: inhibition of proliferative cell growth and cytoprotection. Thus, the induction of MnSOD is a critical step in the molecular mechanism of resveratrol. Mitochondrial morphology is a malleable property that is capable of impeding cell cycle progression and conferring resistance against stress induced cell death. Using confocal microscopy and a novel ‘cell free’ fusion assay it was determined that concurrent with changes in MnSOD protein levels, resveratrol treatment leads to a more fused mitochondrial reticulum. This observation may be important to resveratrol’s ability to slow proliferative cell growth and confer cytoprotection. Resveratrol's biological activities, including the ability to increase MnSOD levels, are strikingly similar to what is observed with estrogen treatment. Resveratrol fails to increase MnSOD levels, slow proliferative cell growth and confer cytoprotection in the presence of an estrogen receptor antagonist. Resveratrol's effects can be replicated with the specific estrogen receptor beta agonist diarylpropionitrile, and are absent in myoblasts lacking estrogen receptor beta. Four compounds that are structurally similar to resveratrol and seven phytoestrogens predicted to bind to estrogen receptor beta were screened for their effects on MnSOD, proliferative growth rates and stress resistance in cultured mammalian cells. Several of these compounds were able to mimic the effects of resveratrol on MnSOD levels, proliferative cell growth and stress resistance in vitro. Thus, I hypothesize that resveratrol interacts with estrogen receptor beta to induce the upregulation of MnSOD, which in turn affects cell cycle progression and stress resistance. These results have important implications for the understanding of RES’s biological activities and potential applications to human health.

Caractérisation de la toxicocinétique de l’octylphénol chez le rat en vue d’une meilleure analyse de risque toxicologique des perturbateurs endocriniens

Le p-tert-octylphénol est un produit présent dans l’environnement et issu de la dégradation des alkylphénols éthoxylés. Ce composé a la capacité de se lier au récepteur œstrogénique et d’exercer ainsi un léger effet œstrogénique. Les objectifs de cette étude étaient de 1) développer une méthode d'identification de l'octylphénol dans le sang et les tissus à l'aide de la chromatographie en phase gazeuse jumelée à la spectrométrie de masse, 2) caractériser la toxicocinétique sanguine et tissulaire de l’octylphénol chez le rat Sprague-Dawley mâle et femelle et 3) développer un modèle toxicocinétique à base physiologique permettant de décrire la cinétique sanguine et tissulaire de l’octylphénol inchangé. Pour ce faire, des rats mâle et femelle Sprague-Dawley ont reçu des doses uniques d’octylphénol par les voies intraveineuse, orale et sous-cutanée. Deux autres groupes ont reçu des doses répétées d'octylphénol par voie orale pour une durée de 35 jours consécutifs pour les femelles ou 60 jours pour les mâles. Les concentrations sanguines et tissulaires d’octylphénol ont été mesurées à différents moments après administration à partir d’une méthode d’analyse développée dans nos laboratoires dans le cadre de ce projet. Les expériences impliquant des administrations uniques ont montré que les concentrations sanguines et tissulaires d'octylphénol étaient en général plus élevées chez les femelles que chez les mâles. Des expériences réalisées avec des microsomes hépatiques ont confirmé que ces différences étaient vraisemblablement reliées au métabolisme de l'octylphénol. Les expériences impliquant des administrations répétées ont montré qu'il n'y avait pas d'accumulation d'octylphénol dans l'organisme aux doses étudiées. Les résultats obtenus expérimentalement ont servi à développer et valider un modèle toxicocinétique à base physiologique. Ce modèle a permis de simuler adéquatement les concentrations sanguines et tissulaires d'octylphénol suite à des expositions intraveineuses, orales et sous-cutanées. En conclusion, cette étude a fourni des données essentielles sur la toxicocinétique de l'octylphénol. Ces données sont nécessaires pour établir la relation entre la dose externe et la dose interne et vont contribuer à une meilleure évaluation des risques liés à l'octylphénol.

Études du remodelage vasculaire utérin durant la grossesse : caractérisation du rôle de l’œstrogène et de son action vasorelaxante

La grossesse est un état physiologique particulier où de nombreux changements fonctionnels et structuraux surviennent. Chez la rate, pour répondre aux besoins grandissants du fœtus, l’artère utérine se développe pour atteindre le double de son diamètre original avant parturition. Par conséquent, le débit sanguin utérin augmente d’environ vingt fois. Pour ce faire, les vaisseaux utérins sont l’objet d’un remodelage caractérisé par une hypertrophie et une hyperplasie des différentes composantes de la paroi. De plus, ce remodelage est complètement réversible après la parturition, par opposition au remodelage vasculaire « pathologique » qui affecte les artères systémiques, dans l’hypertension chronique, par exemple. La grossesse s’accompagne aussi de modifications hormonales importantes, comme les œstrogènes dont la concentration s’accroît progressivement au cours de cette période. Elle atteindra une concentration trois cents fois plus élevée avant terme que chez une femme non gravide. Cette hormone possède de multiples fonctions, ainsi qu’un mode d’action à la fois génomique et non génomique. Considérant l’ensemble de ces éléments, nous avons formulé l’hypothèse que l’œstradiol serait responsable de modifier la circulation utérine durant la grossesse, par son action vasorelaxante, mais aussi en influençant le remodelage de la vasculature utérine. Nous avons montré que le 17β-Estradiol (17β-E2) produit une relaxation due à un effet non génomique des artères utérines en agissant directement sur le muscle lisse par un mécanisme indépendant du monoxyde d’azote et des récepteurs classiques aux œstrogènes (ERα, ERβ). De plus, la relaxation induite par le 17β-E2 dans l’artère utérine durant la gestation est réduite par rapport à celle des artères des rates non gestantes. Ceci serait attribuable à une diminution de monoxyde d’azote provenant de la synthase de NO neuronale dans les muscles lisses des artères utérines. Nos résultats démontrent que le récepteur à l’œstrogène couplé aux protéines G (GPER), la protéine kinase A (PKA) et la protéine kinase G (PKG) ne sont pas impliqués dans la signalisation intracellulaire associée à l’effet vasorelaxant induit par le 17β-E2. Cependant, nous avons montré une implication probable des canaux potassiques sensibles au voltage, ainsi qu’un rôle possible des canaux potassiques de grande conductance activés par le potentiel et le calcium (BKCa). En effet, le penitrem A, un antagoniste présumé des canaux potassiques à grande conductance, réduit la réponse vasoralaxante du 17β-E2. Toutefois, une autre action du penitrem A n’est pas exclue, car l’ibériotoxine, reconnue pour inhiber les mêmes canaux, n’a pas d’effet sur cette relaxation. Quoi qu’il en soit, d’autres études sont nécessaires pour obtenir une meilleure compréhension des mécanismes impliqués dans la relaxation non génomique sur le muscle lisse des artères utérines. Quant à l’implication de l’œstrogène sur le remodelage des artères utérines durant la gestation, nous avons tenté d’inhiber la synthèse d’œstrogènes durant la gestation en utilisant un inhibiteur de l’aromatase. Plusieurs paramètres ont été évalués (paramètres sanguins, réactivité vasculaire, pression artérielle) sans changements significatifs entre le groupe contrôle et celui traité avec l’inhibiteur. Le même constat a été fait pour le dosage plasmatique de l’œstradiol, ce qui suggère l’inefficacité du blocage de l’aromatase dans ces expériences. Ainsi, notre protocole expérimental n’a pas réussi à inhiber la synthèse d’œstrogène durant la grossesse chez le rat et, ce faisant, nous n’avons pas pu vérifier notre hypothèse. En conclusion, nous avons démontré que le 17β-E2 agit de façon non génomique sur les muscles lisses des artères utérines qui implique une action sur les canaux potassiques de la membrane cellulaire. Toutefois, notre protocole expérimental n’a pas été en mesure d’évaluer les effets génomiques associés au remodelage vasculaire utérin durant la gestation et d’autres études devront être effectuées.

Le cancer épithélial des ovaires à cellules claires et de type mucineux exprime un niveau élevé de HYAL-1 : corrélation inverse avec l’expression des récepteurs d’estrogène et de progestérone

Le cancer épithélial des ovaires (CEO) est classifié en sous types histopathologiques identifiés tel que séreux, endométrioide, à cellules claires et mucineux. Une analyse génétique réalisée au niveau moléculaire a suggéré un rôle pour des gènes suppresseurs de tumeur localisés sur le bras court du chromosome 3p21.3 dans la pathogénèse du CEO de type séreux. Notre objectif était d’évaluer le profil d’expression de HYAL-1, localisé dans cette même région, dans les différents sous types du CEO, et de vérifier une éventuelle corrélation avec l’expression des récepteurs d’hormones stéroïdiennes. Pour se faire, nous avons analysé par RT-PCR quantitative l’expression de l’ARNm de HYAL-1, des récepteurs d’estrogène (ER-α et ER-β) et du récepteur de progestérone (PR) dans des échantillons de tissus extraits de tumeurs du CEO provenant de deux cohortes indépendantes et dans des lignées cellulaires. Nous avons également réalisé des analyses bioinformatiques à partir de l’expression de ces gènes en ayant recours à une base de données de microarray disponible en ligne et ouverte au public. Par la suite, nous avons mesuré l’activité enzymatique de HYAL-1 dans des lignées cellulaires du CEO et dans des échantillons de plasma. Nos résultats ont montré que l’expression de l’ARNm de HYAL-1 était élevée dans le type à cellules claires et mucineux mais non dans les types séreux et endométrioides, autant dans les échantillons sains que de ceux provenant de tumeurs bénignes. De façon cohérente, le niveau d’ARNm et l’activité enzymatique de HYAL-1 étaient élevés dans les lignées cellulaires à cellules claires et mucineuses. Nous avons aussi démontré qu’il y avait une corrélation inverse entre les niveaux de l’ARNm de HYAL-1 et ceux d’ER-α et PR dans les échantillons de tissus de CEO du type mucineux et à cellules claires. De façon similaire, nous avons noté que l’activité de HYAL-1 était élevée dans le plasma de ces mêmes patients. En conséquence nos travaux proposent HYAL-1 en tant que biomarqueur potentiel dans le cas des CEO de type à cellules claires et mucineux présentant un faible niveau d’expression d’ER-α et PR.

Antiproliferative effects of retinoic acid in breast cancer

Les rétinoïdes sont utilisés dans le traitement d’une variété de tumeurs malignes et lésions précancéreuses. Leurs effets dans des lignées cellulaires dérivées de tumeurs solides tel que le cancer du sein ont été étudiés extensivement. Cependant, les bénéfices dans le cancer du sein restent à date peu clairs. Ceci est probablement du à l’hétérogénéité des tumeurs mammaires et la réponse très variable aux effets antiprolifératifs de l’acide rétinoïque. Dans les lignées cellulaires cancéreuses mammaires, la réponse l’AR est fortement corrélée au niveau d’expression du récepteur aux estrogènes alpha (ERα), qui régule l’expression du gène qui encode le récepteur à l’acide rétinoïque alpha, RARA. Malgré cela, certaines lignées cellulaires ER-négatives, comme la lignée HER2-positive SK-BR-3, ont été décrites comme étant sensibles à l’AR. Dans le Chapter 2: de cette thèse, nous avons étudié les mécanismes de la signalisation ER-dépendante et ER-indépendante dans les cellules cancéreuses mammaires. Nous avons utilisé des lignées ER-négatives et ER-positives pour démontrer qu’une partie de la réponse à l’AR est indépendante de la signalisation par ER. Nous avons identifié plusieurs gènes cibles primaires de l’AR qui ont des effets similaires à l’AR quand ils sont surexprimés dans des cellules mammaires cancéreuses. Cette étude apporte une meilleure compréhension des mécanismes complexes qui mènent à l’arrêt de croissance induit par l’AR dans les cellules cancéreuses mammaires. Dans le Chapitre 3, nous avons regardé plus en détails la signalisation ER-indépendante par l’AR dans des cellules ayant une amplification des gènes HER2 et RARA et nous avons identifié une synergie entre l’AR et le Herceptin dans ces cellules. Nous proposons que les gènes FOXO jouent une rôle dans cette synergie. Les cellules SK BR 3, ayant une coamplification HER2/RARA, pourraient représenter une classe de tumeurs qui pourraient bénéficier d’un traitement avec des rétinoïdes, en augmentent la réponse au Herceptin et potentiellement en réduisant la résistance au Herceptin. En conclusion, les données présentées dans cette thèse aident à mieux comprendre les mécanismes menant à l’arrêt de croissance induit par l’AR dans les cellules cancéreuses mammaires et fournissent une application potentielle pour l’utilisation de l’AR dans le traitement du cancer du sein.

Régulation dynamique de l’activité du récepteur des estrogènes beta (ERβ) par la phosphorylation,l’ubiquitination et la sumoylation

Les estrogènes jouent un rôle primordial dans le développement et le fonctionnement des tissus reproducteurs par leurs interactions avec les récepteurs des estrogènes ERα et ERβ. Ces récepteurs nucléaires agissent comme facteurs de transcription et contrôlent l’expression des gènes de façon hormono-dépendante et indépendante grâce à leurs deux domaines d’activation (AF-1 et AF-2). Une dérégulation de leur activité transcriptionnelle est souvent à l’origine de pathologies telles que le cancer du sein, de l’endomètre et des ovaires. Alors que ERα est utilisé comme facteur pronostic pour l’utilisation d’agents thérapeutiques, l’importance de la valeur clinique de ERβ est encore controversée. Toutefois, des évidences récentes lui associent un pouvoir anti-tumorigénique en démontrant que sa présence favorise l’inhibition de la progression de ces cancers ainsi que l’efficacité des traitements. En combinaisons avec d’autres études, ces observations démontrent que bien que les deux isoformes partagent une certaine similitude d’action, les ERs sont en mesure d’exercer des fonctions distinctes. Ces différences sont fortement attribuables au faible degré d’homologie observé entre certains domaines structuraux des ERs, comme le domaine AF-1, ce qui fait en sorte que les différents sites de modifications post-traductionnelles (MPTs) présents sur les ERs sont très peu conservés entre les isoformes. Or, l’activité transcriptionnelle ligand-dépendante et indépendante des ERs est hautement régulée par les MPTs. Elles sont impliquées à tous les niveaux de l’activation des ERs incluant la liaison et la sensibilité au ligand, la localisation cellulaire, la dimérisation, l’interaction avec l’ADN, le recrutement de corégulateurs transcriptionnels, la stabilité et l’arrêt de la transcription. Ainsi, de par leur dissimilitude, les ERs seront différemment régulés par la signalisation cellulaire. Comme un débalancement de plusieurs voies de signalisation ont été associées à la progression de tumeurs ER-positives ainsi qu’au développement d’une résistance, une meilleure compréhension de l’impact des MPTs sur la régulation spécifique des ERs s’avère essentielle en vue de proposer et/ou développer des traitements adéquats pour les cancers gynécologiques. Les résultats présentés dans cette thèse ont pour objectif de mieux comprendre les rôles des MPTs sur l’activité transcriptionnelle de ERβ qui sont, contrairement à ERα, très peu connus. Nous démontrons une régulation dynamique de ERβ par la phosphorylation, l’ubiquitination et la sumoylation. De plus, toutes les MPTs nouvellement découvertes par mes recherches se situent dans l’AF-1 de ERβ et permettent de mieux comprendre le rôle capital joué par ce domaine dans la régulation de l’activité ligand-dépendante et indépendante du récepteur. Dans la première étude, nous observons qu’en réponse aux MAPK, l’AF-1 de ERβ est phosphorylé au niveau de sérines spécifiques et qu’elles jouent un rôle important dans la régulation de l’activité ligand-indépendante de ERβ par la voie ubiquitine-protéasome. En effet, la phosphorylation de ces sérines régule le cycle d’activation-dégradation de ERβ en modulant son ubiquitination, sa mobilité nucléaire et sa stabilité en favorisant le recrutement de l’ubiquitine ligase E6-AP. De plus, ce mécanisme d’action semble être derrière la régulation différentielle de l’activité de ERα et ERβ observée lors de l’inhibition du protéasome. Dans le second papier, nous démontrons que l’activité et la stabilité de ERβ en présence d’estrogène sont étroitement régulées par la sumoylation phosphorylation-dépendante de l’AF-1, processus hautement favorisé par l’action de la kinase GSK-3. La sumoylation de ERβ par SUMO-1 prévient la dégradation du récepteur en entrant en compétition avec l’ubiquitination au niveau du même site accepteur. De plus, contrairement à ERα, SUMO-1 réprime l’activité de ERβ en altérant son interaction avec l’ADN et l’expression de ses gènes cibles dans les cellules de cancers du sein. Également, ces recherches ont permis d’identifier un motif de sumoylation dépendant de la phosphorylation (pSuM) jusqu’à lors inconnu de la communauté scientifique, offrant ainsi un outil supplémentaire à la prédiction de nouveau substrat de la sumoylation. En plus de permettre une meilleure compréhension du rôle des signaux intracellulaires dans la régulation de l’activité transcriptionnelle de ERβ, nos résultats soulignent l’importance des MPTs dans l’induction des différences fonctionnelles observées entre ERα et ERβ et apportent des pistes supplémentaires à la compréhension de leurs rôles physiopathologiques respectifs.

Signalisation par les récepteurs des œstrogènes : mécanismes de reconnaissance de l’ADN et nouvelles approches pharmacologiques d’inhibition

Malgré les progrès des traitements des cancers du sein, ceux-ci demeurent la seconde cause de mortalité par cancer au Canada. Parmi les gènes associés aux cancers du sein, le récepteur des œstrogènes ERα est exprimé dans plus de 70% des tumeurs mammaires, qui prolifèrent en réponse aux œstrogènes, faisant de lui une cible de choix. ERα est un facteur de transcription ligand-dépendant, liant des éléments de réponse PuGGTCAnnnTGACCPy. Afin d’examiner la capacité des récepteurs nucléaires à reconnaitre de nouveaux motifs ADN, des mutants aux capacités de liaison modifiées ont été générés. Parmi les quatre résidus interagissant avec l’ADN, R211 ne peut pas être modifiée sans perdre complètement la liaison du récepteur à l’ADN. Néanmoins, les mutations combinées de plusieurs acides aminés contactant les bases de l’ERE ont généré des récepteurs capables de reconnaitre de nouveaux motifs, tout en conservant des niveaux de transactivation efficaces. L’utilisation potentielle des récepteurs nucléaires comme outils de thérapie génique hormono-dépendant, repose sur la prédiction des motifs de liaison efficaces. Étant donné son importance dans la carcinogenèse mammaire, ERα est une cible cruciale des thérapies anti-néoplastiques. L’anti-œstrogène total, ICI, induit la dégradation de ERα et l’arrêt de la croissance des cellules tumorales mammaires ERα-positives. De plus, la nouvelle drogue anti-tumorale HDACi, SAHA, module la voie de signalisation des œstrogènes et possède des propriétés prometteuses en association avec d’autres traitements anti-tumoraux. En effet, le co-traitement ICI et SAHA a un impact synergique sur l’inhibition de la prolifération des cellules mammaires tumorales ERα-positives. Cette synergie repose sur la coopération des effets de ICI et SAHA pour réduire les niveaux protéiques de ERα et bloquer la progression du cycle cellulaire via la modulation de la transcription des gènes cibles des œstrogènes. En fait, les fortes doses de HDACis masquent rapidement et complètement la signalisation transcriptionnelle des œstrogènes. De plus, les gènes cibles primaires des œstrogènes, contenant des EREs, présentent la même régulation transcriptionnelle en réponse aux fortes doses de SAHA ou du co-traitement, avec des doses utilisables en clinique de ICI et SAHA. En fait, ICI mime l’impact des fortes doses de SAHA, en dégradant ERα, potentialisant ainsi la répression de la transcription ERE-dépendante par SAHA. Finalement, la synergie des effets de ICI et SAHA pourrait augmenter l’efficacité des traitements des tumeurs mammaires.