Étude des changements dynamiques de la méthylation du promoteur du récepteur des œstrogènes alpha (ERα) dans les cellules cancéreuses du sein et leur résistance aux médicaments

Contexte

Le cancer du sein est l’un des cancers les plus fréquents chez les femmes dans le monde, et environ 75 % des patientes atteintes de cancer du sein expriment le récepteur des œstrogènes alpha (ERα, symbole génétique ESR1). ERα est non seulement un marqueur pronostique important du cancer du sein, mais aussi une cible clé du traitement endocrinien. Les médicaments couramment utilisés pour le traitement endocrinien comprennent les inhibiteurs de l’aromatase (Aromatase Inhibitors, AI), les modulateurs sélectifs des récepteurs des œstrogènes (Selective Estrogen Receptor Modulators, SERMs) comme le tamoxifène, et les dégradeurs sélectifs des récepteurs des œstrogènes (Selective Estrogen Receptor Degraders, SERDs) comme le fulvestrant. Cependant, après une utilisation prolongée de ces médicaments, les tumeurs développent souvent une résistance, entraînant un échec thérapeutique. La résistance est généralement associée à des changements dans l’expression d’ERα, mais ses mécanismes exacts ne sont pas entièrement compris.

Ces dernières années, les mécanismes épigénétiques, en particulier la méthylation de l’ADN, ont été reconnus comme un moyen important de réguler l’expression des gènes. La méthylation de l’ADN se produit généralement au niveau des sites CpG dans les régions promotrices des gènes, ce qui peut affecter la liaison des facteurs de transcription et ainsi réguler l’expression des gènes. Dans le cancer du sein, l’état de méthylation des régions promotrices d’ERα pourrait être étroitement lié à son niveau d’expression, influençant ainsi la réponse de la tumeur au traitement endocrinien. Par conséquent, l’étude du rôle de la méthylation du promoteur d’ERα dans la résistance des cellules cancéreuses du sein est d’une grande importance pour comprendre les mécanismes de résistance et développer de nouvelles stratégies thérapeutiques.

Source de l’article

Cet article a été rédigé par Juliane Albrecht, Mirjam Müller, Völundur Hafstað, Kamila Kaminska, Johan Vallon-Christersson, Gabriella Honeth et Helena Persson, tous issus du département des sciences cliniques de l’Université de Lund en Suède. L’article a été accepté le 26 juillet 2024 et publié en ligne le 6 août 2024 dans la revue Molecular Oncology, avec le DOI 10.¹⁰⁰²⁄₁₈₇₈-0261.13713.

Méthodologie et résultats de l’étude

1. Conception de l’étude et modèles cellulaires

L’équipe de recherche a utilisé six lignées cellulaires de cancer du sein ERα-positives (CAMA-1, HCC1428, MCF7, T-47D, ZR-75-1 et EFM-19) et a cultivé des sous-lignées résistantes (Fulvestrant-Resistant Sublines, FR) en augmentant progressivement la concentration de fulvestrant. De plus, les chercheurs ont cultivé des sous-lignées résistantes en l’absence de fulvestrant (FR-F) pour étudier la stabilité de la résistance. Ces lignées cellulaires présentaient des différences significatives en termes de résistance, d’expression d’ERα et de réponse à d’autres médicaments.

2. Analyse de la méthylation de l’ADN

Pour étudier l’état de méthylation des régions promotrices d’ERα, l’équipe de recherche a utilisé la technique de séquençage par bisulfite (Bisulfite Sequencing) pour analyser les niveaux de méthylation de 108 sites CpG dans 12 régions promotrices d’ERα. Ces régions sont situées près de différents promoteurs d’ERα et couvrent plusieurs sites d’initiation de la transcription des premiers exons alternatifs (Alternative First Exons). Grâce au séquençage à haut débit (Illumina MiSeq), les chercheurs ont obtenu des scores de méthylation pour chaque site CpG et ont effectué une analyse détaillée des données.

3. Relation entre la méthylation et l’expression d’ERα

L’étude a révélé des différences significatives dans les schémas de méthylation des régions promotrices d’ERα entre les différentes lignées cellulaires. En particulier, dans les lignées cellulaires présentant une résistance stable à long terme (comme ZR-75-1 FR-F et CAMA-1 FR-F), les sites CpG situés près de la région promotrice principale et du premier exon codant présentaient un état d’hyperméthylation, tandis que ces régions étaient presque complètement déméthylées dans les autres lignées cellulaires. De plus, les niveaux de méthylation étaient négativement corrélés à l’expression des premiers exons alternatifs, suggérant que la méthylation pourrait réguler l’expression d’ERα en affectant l’accessibilité locale de la chromatine et la liaison des facteurs de transcription.

4. Utilisation des promoteurs alternatifs et pronostic du cancer du sein

L’équipe de recherche a également analysé l’expression des premiers exons alternatifs dans les tumeurs du sein. En analysant les données de séquençage d’ARN de la cohorte SCAN-B, les chercheurs ont découvert que les tumeurs pouvaient être divisées en différents groupes en fonction des schémas d’expression des premiers exons alternatifs. Parmi eux, une expression élevée des promoteurs en amont (comme PromC et PromF) était associée à un pronostic plus défavorable, en particulier chez les patientes ménopausées atteintes d’un cancer du sein ERα-positif recevant un traitement endocrinien. Cette découverte suggère que l’utilisation des promoteurs alternatifs pourrait influencer le comportement biologique de la tumeur et les résultats cliniques des patientes.

5. Sites de liaison de CTCF et régulation de l’expression d’ERα

L’étude a également révélé qu’une région située dans un intron du gène ERα (Region 6) contenait plusieurs sites de liaison pour CTCF (facteur de liaison CCCTC), et que les niveaux de méthylation des CpG dans cette région étaient négativement corrélés à l’expression d’ERα. CTCF est une protéine isolante transcriptionnelle importante qui peut réguler l’expression des gènes par remodelage de la chromatine. Les chercheurs émettent l’hypothèse que cette région pourrait influencer l’état d’expression d’ERα en régulant la structure de la chromatine.

Conclusions et implications

Cette étude révèle les changements dynamiques de la méthylation du promoteur d’ERα dans la résistance des cellules cancéreuses du sein et clarifie la relation entre la méthylation et l’utilisation des promoteurs alternatifs. Les résultats montrent que les changements dans l’état de méthylation pourraient réguler l’expression d’ERα, influençant ainsi la réponse de la tumeur au traitement endocrinien. De plus, l’utilisation des promoteurs alternatifs est étroitement liée au pronostic des patientes atteintes de cancer du sein, suggérant une application potentielle dans le diagnostic et le traitement cliniques.

Points forts de l’étude

1. Changements dynamiques de la méthylation : L’étude révèle pour la première fois de manière systématique les changements dynamiques de la méthylation du promoteur d’ERα dans la résistance des cellules cancéreuses du sein, en particulier l’état d’hyperméthylation dans les lignées cellulaires présentant une résistance stable à long terme.
2. Promoteurs alternatifs et pronostic : L’étude montre que l’utilisation des promoteurs alternatifs est étroitement liée au pronostic des patientes atteintes de cancer du sein, offrant ainsi de nouveaux marqueurs pronostiques pour la clinique.
3. Rôle des sites de liaison de CTCF : L’étude met en lumière le rôle potentiel des sites de liaison de CTCF dans la régulation de l’expression d’ERα, ouvrant de nouvelles perspectives pour la recherche sur les mécanismes de remodelage de la chromatine dans la résistance au cancer du sein.

Autres informations utiles

L’équipe de recherche a également développé une méthode d’analyse de la méthylation basée sur le séquençage à haut débit, permettant de détecter avec précision l’état de méthylation des sites CpG individuels. Cette méthode fournit un outil puissant pour les futures recherches en épigénétique.

Cette étude approfondit non seulement notre compréhension des mécanismes de résistance au cancer du sein, mais fournit également une base théorique importante pour le développement de nouvelles stratégies thérapeutiques.