Paysage d’épitrancriptomique de modification de N6-méthyladénosine dans l’adénocarcinome pulmonaire

Introduction

Le cancer du poumon est l’un des cancers les plus courants dans le monde et l’une des principales causes de décès liés au cancer. Le cancer du poumon non à petites cellules (non–small cell lung cancer, NSCLC) représente environ 80%-85% de tous les cas de cancer du poumon, parmi lesquels l’adénocarcinome pulmonaire (lung adenocarcinoma, LUAD) mérite une attention particulière en raison de son faible taux de survie. Par conséquent, il est urgent de mieux comprendre les mécanismes moléculaires et les stratégies thérapeutiques du LUAD. Bien que des progrès technologiques aient été réalisés dans les domaines de la génomique, de la transcriptomique, de l’épigénomique et de la protéomique, révélant certaines des variations génétiques et génomiques responsables de la haute létalité du LUAD, les mécanismes post-transcriptionnels qui contribuent significativement à la biologie tumorale restent largement inexplorés. L’épitrancriptomique, souvent désignée comme “épigénétique de l’ARN”, comprend une série de modifications parmi lesquelles la N6-méthyladénosine (N6-methyladenosine, m6A) est la plus courante dans l’ARN des mammifères, et influence largement l’exportation, l’épissage, la traduction et la dégradation des ARNm. De nombreuses études ont confirmé que la modification m6A a un impact significatif sur la tumorigenèse et la métastase, mais il manque actuellement des études systématiques sur les profils de modification m6A des principaux types de tumeur.

Source de l’étude

Cet article a été rédigé par Shiyan Wang, Yong Zeng et Lin Zhu, et les auteurs proviennent respectivement de la Faculté de chirurgie thoracique et de l’Institut de médecine de précision de l’hôpital affilié numéro 1 de l’Université Sun Yat-sen, du laboratoire national clé d’analyse environnementale et biologique de l’Université Baptiste de Hong Kong, et de l’Université de Toronto, entre autres. L’article a été publié dans la revue « Cancer Discovery » en 2024.

Description détaillée de l’étude

Processus de l’étude

1. Collecte et traitement des échantillons :

   • Extraction des échantillons d’ARN total de 10 tissus pulmonaires non tumoraux (NL) et de 51 tumeurs de LUAD, chaque échantillon utilisant 2 microgrammes d’ARN total.
   • Les échantillons de tissus NL proviennent de tissus pulmonaires normaux issus de chirurgies de résection du cancer du poumon, tandis que les échantillons tumoraux proviennent du projet de modèle de cancer pulmonaire dérivé de patients du Princess Margaret Cancer Centre (UHN-PLCME).

2. Méthode de détection de la modification m6A :

   • Utilisation d’une méthode combinant la précipitation immunitaire optimisée de m6A et le séquençage à haut débit (m6A MeRIP-seq) pour détecter la modification m6A dans les échantillons d’ARN.
   • Normalisation de l’échelle de la bibliothèque à l’aide de l’ARN d’E. coli K-12 de pointe, avec plus de 80 % des lectures de MeRIP IP pouvant être mappées de manière unique et 85,8 % provenant des gènes codant pour des protéines, et 10,5 % provenant des gènes lncRNA.

3. Analyse des données :

   • Analyse des comptes de lecture par analyse en composants principaux (PCA) pour distinguer les échantillons NL des échantillons tumoraux.
   • Identification de 11 409 gènes modifiés par m6A, incluant 6 140 gènes non méthylés et 8 030 gènes méthylés. Quantification des niveaux de m6A pour chaque gène à l’aide de trois méthodes.

Résultats de l’étude

1. Association entre niveau de m6A et facteurs de régulation :

   • Analyse de l’abondance d’ARNm des facteurs de régulation retrouvés dans les échantillons avec les niveaux de m6A des 8 030 gènes méthylés, révélant trois groupes (G1, G2 et G3) selon leur association avec les facteurs de régulation.
   • Le niveau de m6A des gènes du groupe G1 est significativement inférieur à celui des deux autres groupes, avec l’abondance d’ARNm la plus élevée, se localisant principalement dans les régions 3’-UTR et à proximité du codon stop, tandis que les gènes des groupes G2 et G3 se répartissent principalement dans la région CDS.

2. Association entre les motifs de modification m6A et les issues cliniques :

   • Classification des patients en sous-types en utilisant la méthode de clustering consensus basée sur les niveaux de m6A des 20% de gènes méthylés. Les patients du sous-type P2 avec les niveaux les plus bas de m6A présentent un taux de survie significativement plus élevé.
   • L’analyse approfondie montre que le sous-type P2 est associé à une faible abondance d’ARN et de protéine du facteur WTAP et à une haute abondance de protéine d’ALKBH5.

3. Hypométhylation fréquente dans les échantillons tumoraux :

   • Comparativement aux tissus NL, le niveau global de m6A est plus bas dans les échantillons tumoraux avec une grande variabilité. Les gènes spécifiquement méthylés dans les échantillons tumoraux sont enrichis dans les voies immunitaires, comme la liaison au récepteur immunoglobuline et la liaison à l’antigène.

4. Fonction de gènes différentiellement méthylés :

   • Parmi les 430 gènes hypométhylés, le niveau de m6A de EML4 est significativement augmenté dans les tumeurs, favorisant sa traduction et conduisant à une surexpression étendue dans les tumeurs primaires. EML4, via son interaction avec ARPC1A, régule la dynamique du cytosquelette, augmente la formation des filopodes, la migration cellulaire, l’invasion locale et les capacités métastatiques.
   • Les inhibiteurs de petites molécules de METTL3 diminuent efficacement la méthylation et l’abondance de la protéine EML4, réduisant significativement les métastases pulmonaires in vivo.

Conclusions de l’étude

Cette étude révèle le paysage dynamique et fonctionnel de l’épitrancriptomique dans le LUAD, fournissant une ressource importante pour des études ultérieures. En identifiant l’hyperméthylation d’EML4 associée à la métastase tumorale, elle propose une nouvelle stratégie thérapeutique pour prévenir les métastases du LUAD en inhibant EML4. Cette découverte enrichit non seulement notre compréhension des dynamiques de régulation des modifications m6A, mais fournit également des bases scientifiques pour le développement de nouvelles méthodes thérapeutiques.

Points forts de l’étude

• Découverte importante : EML4 est un facteur clé favorisant les métastases du LUAD, son hyperméthylation augmente la traduction et la surexpression protéique dans les tumeurs primaires.
• Innovation : Identification des gènes spécifiquement méthylés dans les tumeurs et révélation de leur rôle clé dans les métastases tumorales.
• Valeur appliquée : Proposition d’une nouvelle stratégie thérapeutique pour prévenir ou réduire les métastases du LUAD en ciblant la modification m6A de EML4.

Résumé

Utilisant une méthode de m6A MeRIP-seq avec une entrée faible, cet article produit un paysage épitrancriptomique de 10 tissus NL et de 51 tumeurs LUAD, fournissant des données essentielles pour comprendre la régulation dynamique des modifications m6A dans la cancérologie clinique. L’étude met en lumière le phénomène d’hypométhylation courant dans les tumeurs LUAD et, par l’association de données multi-omiques et de données de survie, découvre que le niveau de m6A de BLVRA est indépendamment associé à la survie des patients. Cette étude présente une valeur scientifique significative et offre des perspectives approfondies pour le développement de nouvelles stratégies thérapeutiques.