Investigating PRMT5 functions in triple-negative breast cancers
Etude du rôle de PRMT5 dans les cancers du sein triple-négatifs
Résumé
Triple negative breast cancer (TNBC) is an aggressive tumor characterized by high inter- and intra-tumoral heterogeneity, enrichment in breast cancer stem cells, resistance to treatment, high relapse rates, and a heightened propensity for metastasis. TNBC poses the worst prognosis among breast cancer subtypes, and chemotherapies remain the standard treatment for TNBC patients. The aim of our group is to propose new targeted treatments for TNBC and has recently focused on the family of protein arginine methyltransferases (PRMTs) as potential therapeutic targets for the disease. PRMT5 is the main type II PRMT responsible for symmetric dimethylation. We previously found that high PRMT5 mRNA levels are associated with poor prognosis in TNBC and that inhibiting PRMT5 decreases TNBC cell viability and stemness properties, induces apoptosis, and reduces tumor growth in a TNBC PDX mouse model. In this thesis, we aimed to understand the functions of PRMT5 and validate it as a therapeutic target for TNBC. In a first study, we analyzed the effect of combining a PRMT5 inhibitor with different chemotherapies or tyrosine kinase inhibitors targeting the HER family members on the proliferation of various TNBC cell lines. We found that PRMT5 inhibition synergized with the chemotherapies cisplatin, camptothecin, and doxorubicin to impair TNBC cell proliferation. Moreover, PRMT5 inhibition demonstrated synergism with erlotinib (EGFR inhibitor) and neratinib (EGFR/HER2/HER4 inhibitor) to impair the viability of TNBC cell lines, particularly in those expressing high levels of EGFR. Additionally, we observed a synergistic effect between the PRMT5 inhibitor and neratinib or tucatinib (HER2 inhibitor) in both a HER2-low TNBC cell line as well as in a HER2-positive breast cancer cell line. Importantly, the synergistic effects could be achieved in TNBC cell lines that had previously demonstrated resistance to PRMT5 inhibition when used alone. In a second study, we aimed to decipher the interactome of PRMT5 using two different approaches. First, we immunoprecipitated endogenous PRMT5 or its co-factor MEP50 from TNBC cell lysates. This led to the identification of FUBP1, a transcription and pre-mRNA splicing factor, as a partner of the PRMT5/MEP50 complex. We subsequently demonstrated that PRMT5 methylates FUBP1, facilitating its binding to the FUSE element upstream of the MYC promoter. Second, we used a proximity labelling assay (TurboID) which revealed several potential novel partners of PRMT5, including SDCCAG3. We confirmed the interaction between PRMT5 and SDCCAG3, and initiated investigations into their association with the Wnt receptor LRP6, as well as the influence of SDCCAG3 on the Wnt pathway. To summarize, these findings enhance our understanding of the function of PRMT5 in the context of TNBC and highlight its potential as a promising target for combinatorial therapies in the treatment of TNBC.
Le cancer du sein triple-négatifs (TNBC) est le cancer du sein le plus agressif, caractérisé par une forte hétérogénéité inter- et intra-tumorale, un enrichissement en cellules souches cancéreuses, une résistance au traitement, des taux de rechute élevés et un haut potentiel à former des métastases. La chimiothérapie demeure le traitement standard pour les patientes avec un cancer TNBC. Notre équipe se concentre sur l'exploration de nouvelles approches thérapeutiques pour le cancer TNBC et s'est récemment intéressée aux membres de la famille des protéines arginine méthyltransférases (PRMTs) comme cibles thérapeutiques prometteuses. PRMT5 est la principale enzyme responsable de la diméthylation symétrique. Nous avons précédemment observé que des niveaux élevés d’ARNm de PRMT5 étaient associés à un mauvais pronostic dans les cancers TNBC. De plus, l’inhibition de PRMT5 diminuait la viabilité et les propriétés « stemness » des cellules TNBC, induisait une apoptose et diminuait la croissance tumorale dans un modèle murin TNBC. Dans cette thèse, notre objectif était de valider PRMT5 en tant que cible thérapeutique pour les cancers TNBC et de caractériser ses fonctions. Dans une première étude, nous avons examiné les effets de l’inhibition de PRMT5 en combinaison avec différentes chimiothérapies ou des inhibiteurs ciblant les récepteurs transmembranaires de la famille HER, sur la prolifération de plusieurs lignées cellulaires TNBC. Nous avons démontré un effet synergique entre l’inhibiteur de PRMT5 et le cisplatine, la camptothécine et la doxorubicine pour altérer la prolifération des cellules TNBC. De plus, une synergie a été observée entre l'inhibiteur de PRMT5 et l’erlotinib (inhibiteur de l'EGFR) ou le neratinib (inhibiteur de l'EGFR/HER2/HER4) pour diminuer la viabilité des lignées cellulaires TNBC, en particulier celles exprimant des niveaux élevés d'EGFR. Nous avons aussi observé un effet synergique entre l'inhibiteur de PRMT5 et le neratinib ou le tucatinib (inhibiteur d’HER2) dans une lignée cellulaire TNBC « HER2-low » ainsi que dans une lignée cellulaire HER2+. Des effets synergiques ont pu être observés dans des lignées cellulaires TNBC résistantes à la seule inhibition de PRMT5. Notre seconde étude avait pour but de caractériser l'interactome de PRMT5 pour nous aider à mieux comprendre ses fonctions, en utilisant deux approches différentes. Tout d'abord, nous avons immunoprécipité la protéine PRMT5 endogène ou son cofacteur MEP50, à partir de lysats de cellules TNBC. Cette étude a permis d’identifier FUBP1, un facteur de transcription intervenant aussi dans la régulation de l’épissage alternatif, en tant que partenaire du complexe PRMT5/MEP50. Nous avons ensuite démontré que PRMT5 méthyle FUBP1, facilitant ainsi sa liaison à l'élément FUSE en amont du promoteur du gène MYC. L’approche alternative de « TurboID » permettant un marquage (biotine) in cellulo des protéines à proximité de la protéine d'intérêt, a révélé plusieurs nouveaux partenaires potentiels de PRMT5 dont SDCCAG3. Nous avons confirmé l'interaction entre PRMT5 et SDCCAG3, et initié une étude concernant leur association avec le récepteur Wnt LRP6, ainsi que la régulation de la voie Wnt par SDCCAG3. En résumé, notre étude a permis d’identifier les partenaires du complexe PRMT5/MEP50, de commencer à caractériser leurs fonctions, et a mis en lumière le potentiel thérapeutique d’inhiber PRMT5, en combinaison avec d’autres drogues, pour le traitement du cancer TNBC.
Origine : Version validée par le jury (STAR)