- DAVID POISSON PARÉ EXPRESSION DE LA SULFATASE DES STÉROÏDES ET DE LA SULFOTRANSFÉRASE DE L'ESTRONE DANS LE CANCER DU SEIN. et EXPRESSION DU RÉCEPTEUR DES ANDROGÈNES DANS LA GLANDE MAMMAIRE DE sO,u rus SAUVAGES OU «KNOCK-OUT» POUR LES RÉCEPTEURS DES ESTROGÈNES. Mémoire présenté à la Faculté des études supérieures de l' Université Laval dans le cadre du programme de maîtrise en Physiologie - Endocrinologie pour l'obtention du grade de maître ès sciences (M. Sc.) FAÇULTÉ DE MÉDECINE UNIVERSITÉ LAVAL QUÉBEC 2009 © David Poisson Paré, 2009 - - - - - --- ---- -- 11 Résumé Le cancer du sein est la maladie maligne la plus diagnostiquée chez la femme et 95 % des cas sont initialement estrogène-dépendants. La sulfatase des stéroïdes et la sulfotransférase de l' estrone, deux enzymes régulant l'équilibre entre les estrogènes actifs et inactifs, sont communément exprimées dans les carcinomes. En étudiant des échantillons humains, nous avons remarqué que la sulfatase et la sulfotransférase sont surexprimées dans les cancers du sein par rapport aux tissus adjacents. De plus, dans les tumeurs, la sulfotransférase s' est avérée positivement corrélée avec certains récepteurs (ER-P et PR-B) déjà associés à un meilleur pronostic. Dans une étude complémentaire avec des souris sauvages et des souris knock-out pour le récepteur des estrogènes alpha ou bêta, nous avons remarqué que l' expression du récepteur des estrogènes bêta est nécessaire pour maintenir des niveaux normaux de récepteurs des androgènes dans la glande mammaire. L'administration l'expression du récepteur. des androgènes. d ~ androgènes augmente également 111 Abstract Increased exposure to estradiol is an important risk factor for the development of breast cancer. Steroid sulfatase (enzyme that inactivates estrogens) and estrone sulfotransferase (enzyme that reactivates estrogens) are commonly expressed in breast carcinomas. By studying the expression of these enzymes in breast cancer and normal adjacent tissue, we have observed that sulfatase and sulfotransferase expression was higher in carcinomas than in adjacent normal tissues. Estrone sulfotransferase was positively correlated with ER-p and PR-B, two receptors already associated with improved breast cancer ·prognosis. In a complementary study, we examined the expression of androgen receptor in wild type, estrogen receptor alpha knock-out and receptor alpha knock-out ovariectomized mice. We determined that dihydrotestosterone increases the expression of its own receptor in mouse mqmmary gland while estradiol has only a minor effect. The p!esence of the estrogen receptor beta appears necessary to maintain normal androgen receptor levels in the mouse mammary gland. IV Avant Propos Le présent mémoire constitue un récapitulatif du travail que j ' ai effectué lors de mes deux a~ées de maîtrise. Mon principal projet de maîtrise a été l'analyse de l' expression des enzymes « sulfatase des stéroïdes» et « sulfotransférase de l' estrone lEI» dans le cancer du sein et dans des tissus non cancéreux adjacents aux carcinomes. J' ai également eu la responsabilité d' un deuxième projet portant sur l' expression du récepteur des androgènes (AR) chez des souris de type sauvage, knockout pour ER-alpha ou knock-out pour ER-beta suite à différents traitements hormonaux (ovariectomie, admi'nistration d' androgènes ou administration d' estradiol). Ce mémoire est divisé en trois chapitres. Le premier chapitre, l' introduction générale, détaille succinctement la morphologie et la physiologie de la glande mammaire, le développement du cancer du sein, les preuves de l'implication des estrogènes dans le processus de cancérisation ainsi que les voies de synthèse des estrogènes. Les différents sujets abordés sont essentiels pour saisir la démarche scientifique qui a menée à la réalisation des études présentées dans les deux chapitres subséquents. Ils permettent également de faciliter la compréhension et la signification des résultats obtenus. Le deuxième chapitre présente un article scientifique portant sur l'expression de la sulfatase des stéroïdes» et de la « sulfotransférase de l' estrone » dans le cancer du sein (article accepté pour publication par la revue scientifique « Breast Cancer: Basic and Clinical Research »). Ce chapitre présente les hypothèses de recherche, la méthodologie employée, les principaux résultats expérimentaux obtenus ainsi qu'une discussion suggérant de nouvelles possibilités de recherche en regard aux résultats. Finalement, le troisième chapitre traite de l'expression de AR chez des souris sauvages, knock-out pour ER-alpha ou knock-out pour ER-beta suite à différents traitements hormonaux. Ce chapitre débute avec une brève introduction détaillant l'action connue des androgènes sur le développement de la glande mammaire ainsi que de la production de souris knock-out. S'ensuit ensuite l' insertion d ' un deuxième article scientifique présentant les hypothèses de recherche et les principaux résultats obtenus (article accepté sous conditions de quelques modifications par la revue «Journal of Molecular Histology »). v Remerciements Je tiens à remercier mon directeur de maîtrise, Dr Georges Pelletier, pour m' avoir accueilli au sein de son laboratoire. Il a su me faire bénéficier de sa passion et de sa grande expérience dans le domaine de l' endocrinologie, m' apportant ainsi des connaissances et des compétences qui me seront extrêmement avantageuses tout au long de ma future carrière. Marcher dans ses pas sera un énorme défi que je compte bien entreprendre! Je tiens également à remercier mon co-directeur de maîtrise, Dr Fernand Labrie, qui, malgré son horaire chargé, a toujours trouvé le temps de répondre à mes questions et de me faire part de commentaires constructifs. Merci Drs Pelletier et Labrie! Je veux remercier tout spécialement Johanne Ouellet, qui, en plus de me partager ses connaissances sur les techniques de laboratoire, m' a surtout partagé une amitié solide. Comme plusieurs autres étudiants qui ont évolué dans le laboratoire de Dr Pelletier, je lui dois une grande part de ma réussite. Si elle n' avait pas été là pour répondre à ma multitude de questions et pour résoudre avec douceur tous les problèmes qui me semblaient insurmontables, je ne serais pas sur le point de conclure ce mémoire. Merci Johanne! Je tiens à remercier mes amies chinoises, Fei et Zhuo, sans qui mon anglais serait encore aussi mauvais qu ' il y a deux ans ... Les filles, je vous dois un regard nouveau et une ouverture sur le monde que je n' avais pas auparavant. Vous m'avez partagé avec gentillesse votre culture qui est si différente de la mienne. J'espère que j ' aurai la chance d' accepter votre invitation et d' aller vous visiter chez vous, de l'autre côté du globe! Merci! Je souhaite remercier Émilie, la dame de mon coeur. Celle qui était ma copine au début de ma maîtrise et qui est maintenant ma femme! Les deux dernières années ont été riches en émotions de toutes sortes. Grands moments de stress, voire de panique... Grands moments de bonheur et de complicité. Tu m' as appuy~ tout au long de ma maîtrise, dans toutes les sphères de ma vie. J' espère que tu seras toujours à mes côtés. Je t'aime. Un merci spécial à ma famille, àma belle-famille, mes amis et tous ceux qui m' ont supporté durant cette étape importante de ma vie. MERCI! Finalement, merci à Endorecherche, à Génome Québec et à Génome Canada pour leur appui financier tout au long de ma maîtrise. VI Table des matières Résumé ................................................................................................................................... ii Abstract ................................................................................................................................. iii Avant Propos .......................................................................................................... ·................ iv Remerciements ......................................................................................................................... V Table des matières ................................................................................................................. vi Liste des figures ... :.............................................................................................................. viii Liste des tableaux ................................................................................................................... ix Liste des abréviations .............................................................................................................. x Chapitre l - Introduction ......................................................................................................... 1 1. La glande mammaire .......................................................................................................... 2 1.1. Description physiologique ........................................................................................... 2 1.2. Son développement ...................................................................................................... 4 2. Le cancer du sein ................................................................................................................ 6 2.1. Le cancer - définition générale .................................................................................... 6 2.2. L'incidence du cancer du sein ..................................................................................... 7 3. Les estrogènes ..................................................................................................................... 9 3.1. La signalisation hormonale .......................................................................................... 9 3.2. Les hormones stéroïdiennes ....................................................... 11 3.3. L'implication des estrogènes dans le cancer du sein ................................................. 13 3.3.1. Les SERM dans le traitement du cancer ............................................................. 13 3.3.2. Les facteurs de risque reliés aux estrogènes ....................................................... 14 3.4. Les mécanismes d'induction du cancer par les estrogènes ........................................ 17 3.4.1. La carcinogenèse lors de la prolifération cellulaire ............................................ 18 3.4.2. La génotoxicité des métabolites des estrogènes ................................................. 20 4. La biosynthèse classique des estrogènes .......................................................................... 21 4.1. Les enzymes P450 à fonction mono-oxygénase ........................................................ 21 4.2. La synthèse ovarienne des estrogènes ....................................................................... 24 4.2.1. Réactions ayant lieu dans les cellules de la thèque .............................................. 24 4.2.2. Réactions ayant lieu dans les cellules de la granulosa ........................................ 25 4.3. La synthèse surrénalienne de précurseurs des estrogènes .......................................... 27 5. La synthèse intracrine des estrogènes ............................................................................... 29 5.1. La voie de l'aromatase ............................................................................................... 30 5.2. La voie de la sulfatase des stéroïdes .......................................................................... 31 5.2.1. Information générale ........................................................................................... 31 5.2.2. Inhibiteurs de la STS ........................................................................................... 32 6. Les sulfotransférases ......................................................................................................... 34 Chapitre II - Étude sur la STS et l'EST1E1 .......................................................................... 36 1.. Avant Propos ....................................................................................................................... 37 2. Article - Title and Authors ................................................................................................ 38 3. Résumé .............................................................................................................................. 39 4. Abstract .............................................................................................................................. 40 5. Background ....................................................................................................................... 41 6. Material and Methods ....................................................................................................... 44 6.1 Patients ........................................................................................................................ 44 &0 • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • Vll 6.2 Immunohistochemistry ............................................................................................... 45 6.3 Scoring of immunoreactivity ...................................................................................... 47 6.4 Statistical analyses ...................................................................................................... 47 7. Results ............................................................................................................................... 48 7.1. Expression of STS and EST1E1 ................................................................................. 48 7.2. Expression of steroid receptors and CDC47 .............................................................. 50 7.3. Correlations between STS, ESTIE1 , and the other parameters evaluated ................ 51 8. Discussion ......................................................................................................................... 54 8.1. STS ............................................................................................................................. 54 8.2. ESTIE1 ...................................................................................................................... 55 9. Conclusions ....................................................................................................................... 58 10. Acknowledgements ......................................................................................................... 58 Chapitre III -Androgène, DHEA et développement mammaire .................................... ·...... 59 1. Avant Propos ..................................................................................................................... 60 2. Les androgènes ................................................................................................................. 61 2.1. Information générale ....................................................................................... ~ .......... 61 2.2. La dualité de l'effet des androgènes sur la glande mammaire ................................... 62 3. Les souris knock-out ......................................................................................................... 65 4. Article - Title and Authors ............................................................................................... 68 5. Résumé .............................................................................................................................. 69 6. Abstract ............................................ :................................................................................ 70 7. Introduction ....................................................................................................................... 71 8. Methods ............................................................................................................................ 73 8.1. Animal treatments ...................................................................................................... 73 8.2. Immunohistochemistry ............... ................................................................................ 74 8.3. Scoring ofimmunoreactivity ..................................................................................... 75 9. Results ............................................................................................................................... 76 10. Discussion ....................................................................................................................... 78 Il. Conclusion ...................................................................................................................... 80 12 ..Acknowledgement .......................................................................................................... 81 Conclusion ............................................................................................................................ 82 Bibliographie ........................................................................................................................ 84 VIl! Liste des figures Figure 1 : Coupe sagittale d'un sein ....................................................................................... 3 Figure 2 : Histologie de la glande mammaire ......................................................................... 3 Figure 3 : Stades du développement de la glande mammaire ............................. ..................... 5 Figure 4 : Les quatre voies de sécrétion hormonale ............................................................. 10 Figure 5 : Structures des trois principaux estrogènes naturels .............................................. Il Figure 6 : Structures du cholestérol et du cyclo-pentano-phénanthrène ............................... 12 Figure 7 : Effet prolifératif des estrogènes sur les lactocytes ............................................... 18 Figure 8 : Initiation de la prolifération cellulaire par les estrogènes .................................... 20 Figure 9 : Mécanismes de réduction de l'hème .................................................................... 22 Figure 10 : Schéma de la stéroïdogénèse. Le précurseur général est le cholestérol. ............ 23 Figure Il : Théorie des deux cellules ................................................................................... 24 Figure 12 : Biosynthèse des stéroïdes dans le cortex de la glande surrénale ........................ 28 Figure 13 : Production intracrine d'E2 dans une cellule mammaire cancéreuse .................. 30 Figure 14 : Réaction catalysée par l'aromatase .................................................................... 30 Figure 15 : Progestatifs inhibiteurs de la STS ...................................................................... 33 Figure. 16 ': Activité anti-tumorale du (p-O-sulfamoyl)-N-tetradecanoyl tyramine ........ ~ ..... 33 Figure 17 : Réaction catalysée par la EST1E1 ..................................................................... 35 Figure 18: Validation of the STS antibody specificity by Western blot. .............................. 46 Figure 19: Immunoabsorption study to validate the STS specificity .................................... 46 Figure 20: Localization of STS in carcinoma (A) and in adjacent breast tissue (B) ............ 49 Figure 21: Localization ofEST1E1 in carcinoma (A) and in adjacent breast tissue (B) ..... 49 Figure 22: STS (A) and EST1E1 (B) expression between cancer and adjacent tissue ......... 50 Figure 23 : Production des androgènes bioactifs .................................................................. 62 Figure 24 : Vecteur pouvant être utilisé pour invalider un gène .......................................... 65 Figure 25 : Création de cellules possédant un allèle knock-out. .......................................... 66 Figure 26 : Production de souris knock-out à partir de souris mosaïques ............................ 67 Figure 27: Effect of hormonal treatments on AR expression ............................................... 77 Figure 28: Comparison of the AR expression between WT and ERf3KO mice ................... 78 IX Liste des tableaux Tableau Table 2: Table 3: Table 4: Table 5: Table 6: Table 7: 1: Études ayant associé les HRT aux risques de développer le cancer du sein ...... 16 Patient characteristics ............................................................................................. 44 List ofprirnary antibodies ....................................................................................... 45 ERs, PRs and CDC47 expression between cancer and adjacent tissues ................ 51 Correlation between STS irnrnunoreactivity and clinical pararneters .................... 52 Correlation between EST1E1 irnrnunoreactivity and clinical pararneters .............. 53 Mice distribution following the randornization ...................................................... 74 x Liste des abréviations 3p-HSD dés.hydrogénase des 3p -hydroxystéroïdes / isomérase ~5-~4 3/l-hydroxysteroid dehydrogenase / L15-L14-isomerase 5aRed réductase des androgènes 5a 5 a-reductase 17p-HSD déshydrogénase des 17p -hydroxystéroïdes 17p -hydroxysteroid dehydrogenase AAALAC Association pour l'évaluation et l'accréditation du traitement des animaux de laboratoire Association for Assessment and Accreditation of Laboratory Animal Care ADN acide désoxyribonucléique deoxyribonucleic acid AdRed réductase de l' adrénodoxine adrenodoxin reductase Adx adrénodoxine adrenodoxin AR récepteur des androgènes androgen receptor CAH hyperplasie surrénale congénitale congenital adrenal hyperplasia cAMP adénosine monophosphate cyclique cyclic adenosine monophosphate CCPA CCAC Conseil canadien de protection des animaux Canadian Council on Animal Care CCRT thérapie de remplacements hormonaux combinés continues continuous combined replacement therapy CDC47 protéine de contrôle de la division cellulaire 47 ceU division control prote in 47 CHRT thérapie de remplacements hormonaux combinés combinedhormone replacement therapy DHEA déhydroépiandrostérone dehydroepiandrosterone DHEA-S sulfate de déhydroépiandrostérone dehydroepiandrosterone-sulfate DHT dihydrotestostérone dihydrotestosterone Xl ~4-dione androstènedione androstenedione El estrone estrone EI-S sulfate d' estrone estrone-sulfate E2 estradiol estradiol E2-S sulfate d' estradiol estradiol-sulfate E-2,3-Q estrogène-2,3-quinone estrogen-2, 3 -quinone E3 estriol estriol E-3 ,4-Q estrogène-3 ,4-quinone estrogen-3,4-quinone ER récepteur des estrogènes estrogen receptor ER-a récepteur des estro gènes a estrogen receptor a ERaKO souris ayant le gène ER-a invalidé estrogen receptor a knock-out ER-~ récepteur des estro gènes ~ estrogen receptor f3 E~KO souris ayant le gène ER-p invalidé estrogen receptor f3 knock-out ERE élément de réponse aux estrogènes estrogen response element ERT thérapie de remplacement par les estrogènes estrogen replacement therapy ESTIEI sulfotransférase des estro gènes 1E 1 estrogen sulfotransferase 1El FDA Agence états-unienne des denrées alimentaires et des médicaments Food and Drug Administration FSH hormone folliculo-stimulante follicle stimulating hormone HRT thérapie de remplacement hormonal hormone replacement therapy XlI HSP protéine de choc thermique heat shock prote in LH hormone leutéinisante leuteinizing hormone NAD+/NADH nicotinamide adénine dinucléotide (oxydé / réduit) nicotinamide adenine dinucleotide (oxydized / reducéd) NADP+/NADPH nicotinamide adénine dinucléotide phosphate (oxydé / réduit) nicotinamide adenine dinucleotide phosphate (oxydized / reduced) NeI Institue nationale du cancer (des États-unis d 'Amérique) National Cancer Institute (of United-States) NO oxyde nitrique nitrogen monoxide NR récepteur nucléaire nuclear receptor OMS WHO Organisation mondiale de la santé World Health Organisation OR rapport de chances odds ratio OVX ayant subi l'ovariectomie ovariectomized P450scc Enzyme à cytochrome P450 catalysant le clivage de la chaîne latérale 'cytochrome P450 side-chain-cleavage P450c17 Enzyme à cytochrome P450 - hydroxylase des 17a-stéroïdes / lyase 17-20 17a-steroid hydoxylase / 17-20-lyase PAPS 3'-phosphoadénosine-5' -pho spho sulfate 3 '-phosphoadenosine.;.5 '-phosphosulfate PBS tampon phosphate phosphate-buffered saline PR-A récepteur de la progestérone A progesterone receptor A PR-B récepteur de la progestérone B progesterone receptor B RE réticulum endoplasmique endoplasmic reticulum RR risque relatif relative risk SEPRT thérapie de remplacements hormonaux combinés séquentiels sequential estrogen plus progestin replacement therapy Xlll SERM modulateur sélectif des récepteurs des estrogènes selective estrogen receptor modulator SHAM-OVX ayant subi un semblant d' ovariectomie sham-ovariectomized SHBG globuline se liant aux hormones sexuelles sex hormone-binding globulin StAR protéine régulatrice de la stéroïdogenèse steroidogenic acute regulatory protein STS sulfatase des stéroïdes steroid sulfatase T I /2 demi-vie half-Life 1 Chapitre 1- Introduction 2 1. La glande. mammaire 1 1. 1. Description .physiologique Le sein ou la poitrine dans son ensemble est un organe sexuel secondaire retrouvé sur la région ventrale supérieure des mammifères. Chez l ' humain, les seins sont plus particulièrement localisés sur la face antérieure du thorax. Structurellement identiques chez l' homme et la femme, ils sont plus développés chez cette dernière puisque l' environnement hormonal féminin est propice à leur croissance et à leur maturation. Le sein est formé d' un ensemble de 15 à 20 lobes disposés en rayons autour de l' aréole (cercle pigmenté qui entoure le mamelon du sein). Chaque lobe constitue une glande indépendante. L' ensemble des lobes est supporté par du tissu conjonctif riche en collagène tandis que le tissu adipeux comble l'espace interlobulaire. Les lobes sont associés à des canaux galactophores de 2 à 4 'mm de diamètre débouchant sur un petit orifice (0,4 à 0,7 mm de diamètre) à l' extrémité du mamelon. D ' abord évalué à 15 à 20 (un canal pour chaque lobe), ie nombre de canaux galactophores déterminé lors de récentes études morphologiques s'est avéré beaucoup plus restreint [(Ramsay, Kent et al. 2005), 9 canaux en moyenne (4-18); (Love and Barsky 2004),5 canaux en moyenne (1-17)]. Un peu avant l'ouverture terminale, les canaux galactophores se dilatent pour former les sinus galactophores, des ampoules pouvant contenir quelques millilitres de sécrétion (colostrum ou lait). Il est cependant à noter que le rôle - voire l'existence - de tels sinus est remis en question dans une récente étude d'imagerie par ultrasons (Ramsay, Kent et al. 2005). 1 L'information générale sur la glande mammaire est tirée de : • Leeson, T. S. and C. R. Leeson (1971). Appareil génital femelle. Paris. • Krontiras, H. and K. 1. Bland (2006). Anatomy of the breast. axilla, and thoracic wall. Hamilton. 3 Sein cl vi ul mus<te .....-----..,.,.....,/ tinu conjonctii .....----~"'\IIU tissu adi~U)c .. - ---~~ côtes Figure 1 : Coupe sagittale d'un sein. (Société canadienne du cancer s.d.) Chaque lobe est subdivisé en 20 à 40 lobules par du tissu conjonctif adipeux, dense et fibreux (figure 2A). Les lobules représentent un ensemble bien défini de 10 à 100 alvéoles nommées « acini ». Lès acini sont des structures sécrétrices arrondies constituées d' une lumière centrale bordée par une ou plusieurs couches de lactocytes (cellules épithéliales produisant le lait dans la glande mammaire), eux-mêmes entourés d'une couche de cellules myoépithéliales responsables de la contraction nécessaire à l'évacuation des sécrétions (figure 2B). Les acini sont séparés les uns des autres par du tissu conjonctif lâche et hautement vascularisé. Dans la glande mammaire, chaque acinus est disposé de façon à pouvoir éjecter le lait sécrété dans un petit canal terminal. Le lait s'écoule ensuite dans des canaux collecteurs interlobulaires, qui sont eux-mêmes drainés par les canaux galactophores. Comme pour les acini, ces différents canaux sont constitués d'une couche interne de cellules épithéliales et d'une couche externe de cellules myoépithéliales contractiles. Cellule myoépithéliale Tissus Connectif--l~"ffj (Stroma) ~.........~- Lumière Lobule Cellule épithéliale Figure 2: Histologie de la glande mammaire. A) Microphotographie de quelques lobules (25X). B) Microphotographie d'une coupe transversale d' un acinus (250X). (Jensen 1999) 4 1.2. Son développement De l' âge embryonnaire à la puberté, les canaux galactophores atrophiés sont les principales structures du sein observables chez la femme comme chez l' homme. À ce stade, les lobes ne sont que de petits bourgeons (figure 3A). Au moment de la puberté, il y a apparition d'un dimorphisme entre les hommes et les femmes dû à une production d' hormones stéroïdiennes différente entre les testicules et les ovaires. Les estrogènes et la progestérone retrouvés de façon p!édominante chez la femme sont essentiels au développement de la glande mammaire. Ils agissent en effet comme stimulateur de croissance des cellules épithéliales, menant à l' élongation et à l' élargissement des canaux. Ils causent également une multiplication de la quantité de cellules adipeuses qui en viennent à composer plus de 80 % du stroma. Les acini, s' il en existe, sont très peu développés (figure 3B-3C). Lors de la grossesse, des modifications importantes de la glande mammaire se produisent afin de préparer la lactation. La progestérone, la prolactine et plusieurs autres facteurs de croissances causent une élongation des canaux interlobulaires ainsi que le développement des acini. Les tissus adipeux s' écartent pour laisser place aux glandes; le ratio tissu glandulaire/tissu adipeux passe de 1: 1 à 2: 1 (Ramsay, Kent et al. 2005). Cette croissance glandulaire conduit la glande mammaire à son stade de développement maximal (figure 3D-3E). Le poids de chaque sein à la fin d' une grossesse peut atteindre plus de 500 g alors qu' un sein au repos pèse généralement entre 150 et 225 g. Lorsque la lactation prend fin, la glande subit une régression et retourne au stade de repos. La glande ne revient cependant pas totalement à l' état nullipare car de nombreux acini demeurent reconnaissables. Après la ménopause, les seins s'atrophient progressivement en l'absence de stimulation ovarienne. Le tissu conjonctif les supportant devient plus homogène. Les seins perdent du volume et deviennent moins fermes et plus tombants (figure 3F). 5 Figure 3 : Stades du développement de la glande mammaire. Colonnes : 1, vue antérieure du sein; 2, vue latérale du sein; 3, apparence des canaux; 4, apparence des lobules. Rangées: A, pré-puberté; B, puberté; C, maturité; D, grossesse; E, lactation; F, ménopause. (Krontiras and Bland 2006) 6 2. Le cancer du sein ' 2. 1. Le cancer - définition générale Comme la plupart des organes du corps humain, la glande mammaire est susceptible d'être affectée par le cancer. L'Organisation mondiale de la santé (OMS), définie le cancer comme suit: Le cancer est un terme général appliqué à un grand groupe de maladies qui peuvent toucher n'importe quelle partie de l'organisme. L ' un des traits caractéristiques du cancer est la prolifération rapide de cellules anormales qui, au-delà de leur délimitation normale, peuvent envahir des parties du corps adjacentes et essaimer dans d'autres organes - formant ce qu'on appelle des métastases. (Organisation mondiale de la santé 2008) Les cellules cancéreuses sont des cellules qui ont perdu leurs fonctions normales et se multiplient de façon incontrôlée en esquivant tous les processus de régulation de la division cellulaire. Puisque les cellules cancéreuses n'ont plus l'équilibre entre les processus de prolifération cellulaire et les processus d'apoptose, elles deviennent vite envahissantes et perturbent le fonctionnement normal des organes du corps. Ces cellules peuvent présenter des morphologies, des génotypes et des phénotypes variables et elles peuvent se modifier tout au long de l'évolution de la maladie. Il fut déterminé que l'apparition d'un phénotype malin est toujours la résultante de six altérations de la physiologie c'ellulaire (Hanahan and Weinberg 2000) : a) Autosuffisance en facteurs de croissance b) I~ibition de l' apoptose c) Insensibilité aux facteurs d'inhibition de la croissance d) Invasion tissulaire et métastases e) Potentiel de réplication sans limite f) Angiogénèse augmentée 7 2.2. L'incidence du cancer du sein Le cancer du sein est la maladie maligne la plus fréquemment diagnostiquée chez la femme à travers le monde (22 % de tous les cancers féminins). Il est responsable de 7 % des décès par cancer emegistrés (7,6 millions/année), quoique la mortalité tend à décroître dans les pays développés (Canadian Cancer Society, National Cancer Institute of Canada et al. 2007). Bien que le cancer du sein puisse affecter les hommes, il est 100 fois plus fréquent chez la femme. Des prédispositions génétiques majeures (mutation dans le gène BRCA2) ou la présence de deux chromosomes X (syndrome de Klinefelter) sont responsables de la plupart des cas de cancer du sein masculins (Weiss, Kirsten et al. 2005). En 2006 seulement, les États-Unis ont vu le nombre de cancers du sein s' accroître de 212 000 nouveaux cas et causer la mort de plus de 40 000 femmes. Le taux d ' incidence du cancer du sein chez les États-uniennes est le plus élevé de la planète (141 ,1 pour 100 000 femmes blanches) (Smigal, Jemal et al. 2007). Selon la Société canadienne du cancer, 22 300 nouveaux cas de cancer sont répertoriés au Canada chaque année (taux d'incidence: 104 pour 100 000 femmes). Environ 29 % de tous les cas de cancer diagnostiqués chez les Canadiennes touchent le sein. Cette pathologie est responsable de 5 300 décès par année. Une femme sur neuf développera le cancer du sein au cours de sa vie et une femme sur vingt-huit en mourra. (Canadian Cancer Society, National Cancer Institute of Canada et al. 2007) À l'opposé, l'Asie est l'une des régions où les taux de cancers du sein sont le plus bas. Les Asiatiques ne sont toutefois pas totalement à l'abri de cette maladie puisqu'un des faits épidémiologiques les plus notables des dernières années est la hausse prononcée de l'incidence du cancer du sein dans plusieurs pays d'Asie. Par exemple, l'incidence du cancer du sein a plus que doublé entre 1959-1960 et 1983-1987 au Japon. Ce changement rapide laisse présumer que plusieurs nouveaux facteurs de risque environnementaux influenceraient à la hausse le développement de nouveaux cas de cancer du sein (Nagata, Kawakami et al. 1997). 8 Différents types de cancers du sein peuvent être diagnostiqués. Généralement, les cancers du sein naissent aux niveaux des cellules épithéliales des tissus glandulaires et portent le nom d'adénocarcinomes. Les cellules cancéreuses peuvent alors se développer dans les tissus lobulaires (lobular carcinomas) ou encore se développer dans les canaux galactophores et dans les canaux interlobulaires (ductal carcinomas). Ce dernier type est le plus fréquent. (Canadian Cancer Society 2009) Ceci dit, le cancer du sein reste une maladie trop souvent fatale dont l' incidence continue malheureusement d' augmenter de façon graduelle dans les pays les plus industrialisés, indépendamment de l' ethnicité. 9 3. Les estrogènes Plusieurs types de cancers sont hormono-dépendants; c' est-à-dire que certaines hormones, généralement impliquées dans l' induction de la croissance cellulaire et dans la mitose, sont responsables de la genèse de la tumeur, ou du moins, responsables de l' augmentation de la division des cellules cancéreuses. Les cancers se développant dans les organes de la reproduction · ont de grandes probabilités d' être hormono-dépendants à leur stade initial puisque la croissance de ces organes est déjà fortement régulée par l' environnement hormonal avant l' apparition d' un état cancéreux (p. ex. ovaires, prostate, seins, testicules, endomètre, etc.). Parmi les hormones impliquées dans l'étiologie du cancer du sein, les estrogènes sont sans doute les plus importantes. En fait, environ 95 à 97 % des cancers du sein sont dépendants des estrogènes durant leur stade initial (Pasqualini 2004). 3. 1. La signalisation hormonale Les hormones sont définies comme étant toutes les molécules sécrétées par une cellule qui peuvent entraîner des modifications physiologiques suite à leur liaison à un récepteur. Elles jouent un véritable rôle de messager chimique: elles sont émises par des cellules sources suite à un stimulus et voyagent jusqu' à des cellules cibles, soit par simple diffusion dans les fluides intercellulaires ou par transport dans le réseau vasculaire, afin de transmettre l' information nécessaire à la coordination entre les différents constituants du corps. Les hormones permettent de maintenir l 'homéostasie essentielle à la survie des organismes. Elles sont impliquées dans tous les aspects de la vie : reproduction, crOIssance, métabolisme, mobilité, etc. (Baulieu 1990) Il existe quatre voies différentes de sécrétion hormonale : la sécrétion endocrine, paracrine, autocrine et intracrine (figure 4). (Labrie 1991) a) La voie endocrine est la voie « classique » de sécrétion : les hormones produites par des ') glandes spécialisées sont . libérées dans la circulation et transportées à des cellules cibles 10 situées à une certaine distance des cellules .sécrétrices (p. ex. : l' insuline. Elle est produite par le pancréas, elle est libérée en circulation sanguine et elle se lie aux récepteurs de l' insuline !etrouvés sur la plupart des cellules de l' organisme, enclenchant aInSI une 'réponse cellulaire qui est, dans ce cas, la pénétration et l' utilisation du glucose). b) Dans la voie paracrine, les hormones sécrétées par une cellule affectent les cellules voisines sans être relâchées dans la circulation systémique (p. ex. : la testostérone. Elle est sécrétée par les .cellules de Leydig dans les testicules et elle agit directement sur les tubules séminifères adjacents pour stimuler la spermatogenèse). c) Dans la voie autocrine, les hormones sécrétées se lient aux récepteurs situés sur la cellule sécrétrice. Cette dernière est à la fois la cellule source et la cellule cible (p. ex . : l' interleukine 1. Elle est sécrétée par un monocyte suite à un stimulus mais elle peut se lier à ce même monocyte pour causer une rétro-inhibition de sa sécrétion). d) La dernière voie de sécrétion, la voie intracrine, a été décrite comme étant un système où les hormones exercent leurs actions dans la cellule même qui les synthétise sans être excrétées dans le milieu extracellulaire (p. ex. plusieurs cellules de carcinomes mammaires possèdent la machinerie enzymatique pour produire l' estrogène nécessaire à leur propre croissance). Ce système est très économique car les hormones fabriquées ne sont pas diluées dans le milieu extracellulaire ou dans la circulation systémique. Il faut donc un minimum d'hormones pour atteindre une réponse maximale. ENDOCRIHE PARACRINE AUTOCRINE Figure 4 : Les quatre voies de sécrétion hormo~ale. (Labrie 1991) INTRACRINE Il Quatre familles d' hormones sont connues à ce jour: a) Les protéines et peptides (p. ex. : insuline, glucagon) b) Les lipides (p. ex. : stéroïdes, eicosanoïdes) c) Les dérivés des acides aminés (p. ex. : sérotonine) d) Les gaz [p. ex. : oxyde nitrique (NO)] 3.2. Les hormones sféroïdiennes Les estrogènes sont des hormones liposolubles à 18 atomes de carbone faisant partie de la classe des stéroïdes, une catégorie d·' hormones dérivées du cholestérol. Les principaux estrogènes naturels sont l'estrone . (estra triène-1 ,3,5 01-3 one-17) (El), l'estradiol (estra triène-1 ,3,5 diol-3 , 17) (E2), et l'estriol (estra triène-1 ,3,5 triol-3 ,6, 17) (E3). CH OH 3 CH OH 3 ·"· OH HO HO Estrone(E 1 ) HO Estradiol (E2) Estriol (E3) Figure 5 : Structures des trois principaux estrogènes naturels. Les fonctions retrouvées au-dessus du plan sont appelées « P » et sont symbolisées par une ligne grasse. Les fonctions retrouvées au-dessous du plan sont appelées « a » et symbolisées par un trait coupé. L'affinité d'un stéroïde pour les enzymes et les récepteurs dépend fortement de sa configuration spatiale. Le cholestérol, précurseur des estrogènes et des stéroïdes en général, est une molécule constituée d' un squelette commun à toutes les hormones stéroïdiennes : le cyclo-pentanophénanthrène (4 cycles de carbones, dont 3 cycles à' 6 carbones et un cycle à 5 carbones). Tous les organes du corps sont en mesure de synthétiser du cholestérol, mais le foie est le site majeur de sa production, fournissant 25 % de la production journalière. Le cholestérol peut également provenir de l'alimentation. La diète quotidienne moyenne d'un NordAméricain adulte contient en effet de 300 à 500 mg de cholestérol provenant de la viande, des œufs et des produits laitiers (Wilson and Rudel 1994). 12 HO Cholestérol Cyclo-pentano-phénanthrène Figure 6 : Structures du cholestérol et du cyclo-pentano-phénanthrène. Les atomes de carbones sont numérotés de 1 à 27 pour le cholestérol et de 1 à 17 pour le cyclo-pentano-phénanthrène. Les cycles de carbones sont quant à eux classés de A à D. En plus des estrogènes (18 carbones), la classe des stéroïdes regroupe d'autres familles d'hormones différenciées selon le nombre d'atomes de carbone les constituant. Il y a les cholestanes (27 carbones), les prégnanes (21 carbones) et les androgènes (19 carbones). Le cholestérol fait partie des cholestanes. Parmi les prégnalJ.es~ on retrouve la progestérone qui joue un rôle important lors de la grossesse, et la prégnènol9ne. On retrouve également les minéralocorticoïdes (p. ex. : aldostérone) qui régulent la rétention du sodium et l'excrétion du potassium au niveau des reins, et les glucocorticoïdes (p. ex. : cortisol) qui régulent le métabolisme des hydrates de carbone et l'homéostasie corporelle. Les androgènes (p. ex. testostérone, dihydrotestostérone) jouent quant à eux un rôle essentiel dans la différentiation et le développement sexuel, principalement mâle. Les androgènes sont également des précurseurs de la synthèse des estrogènes. Les estrogènes ont longtemps été considérés comme étant des hormones sexuelles « femelles» puisqu'ils sont retrouvés en grande quantité chez la femme et sont impliqués dans la différentiation sexuelle et la reproduction féminine; à la puberté, les estrogènes amorcent le développement physiologique de la femme adulte et son cycle menstruel. En fait, selon l'encyclopédie Universalis.fr : « l'appellation de ces substances dérive du terme œstrus (ou estrus) qui désigne, chez les mammifères femelles, la période où 1'ovulation et la réceptivité vis-à-vis du mâle coïncident» (Encyclopédie Universalis s.d.). Il fut cependant démontré que plusieurs tissus « mâles » produisent également des estrogènes, ce qui remet en question l'intérêt ou la nécessité de sexualiser les hormones. 13 3.3. L'implication des estrogènes dans le cancer du sein Plusieurs observations ont permis d' impliquer les estrogènes dans l' étiologie du cancer du sein. La surexposition des cellules mammaires aux estrogènes (particulièrement l' estrogène le plus puissant, l' E2, a été reconnue comme étant un facteur de risque important de développer cette maladie maligne. 3.3.1. Les SERM dans le traitement du cancer L' efficacité d' agents anti-estrogéniques de la famille des « modulateurs sélectifs des récepteurs des estrogènes » (SERM), des antagonistes compétitifs des récepteurs des estrogènes (ER), pour prévenir le cancer du sein a permis de prouver l' implication des estrogènes dans la multiplication des cellules cancéreuses. a) Suite à l'injection de la lignée cellulaire mammaire cancéreuse « MCF-7 » chez des souris athymiques immunodéficientes, une prolifération des cellules MCF -7 directement proportionnelle à l' administration de doses croissantes d'E2 a été observée. Cette prolifération pouvait cependant être freinée par l'injection de tamoxifène (famille des SERM) (Soule and McGrath 1980; Shafie and Grantham 1981; Osborne, Hobbs et al. 1985). b) Aux États-unis, l'usage préventif du tamoxifène pour contrer le cancer du sein est recommandé depuis 1998 par l'Agence états-unienne de la nourriture et des médicaments [« Food and Drug Administration », (FDA)]. Cette recommandation est basée sur une étude effectuée par l'Institut nationale du cancer [« National Cancer Institute », (NCI)] qui démontra une diminution de 44 % des probabilités de développer un cancer du sein chez les femmes à haut risque employant du tamoxifène (FDA and Human Services October 29, 1998). U~S. Deparment of Health and 14 3.3.2. Les facteurs de risque reliés aux estrogènes Plusieurs facteurs reconnus pour leur capacité à accentuer les risques de développer le cancer du sein influencent directement l'exposition de la glande mammaire aux estrogènes. Ces facteurs ont été, pour la plupart, identifiés lors d' observations cliniques ou d' études épidémiologiques. Ils permettent d'étoffer la preuve de l' implication des estrogènes dans la carcinogenèse. Ménarche précoce : Plus l'âge de la ménarche est précoce, plus les risques de développer un cancer du sein sont importants. Cette constatation vient du fait que la ménarche correspond au début de la production d'estrogènes par les ovaires. Si la ménarche survient tôt (p. ex. : Il ans), l' exposition globale de la glande mammaire aux estrogènes sera plus longue que si la ménarche survient à un âge avancé (p. ex. : 15 ans). Il a ainsi été démontré que les risques d' avoir le cancer du sein chez des femmes pré-ménopausées peuvent être réduits jusqu'à 7 % pour chaque année supplémentaire passée avant la ménarche (par rapport à l'âge de Il 'ans) (Brinton, Schairer et al. 1988; Titus-Emstoff, Longnecker et al. 1998; Clavel-Chapelon and E3N-EPIC group 2002; Beji and Reis 2007). Ménopause tardive : Selon la même logique, une ménopause survenant tardivement est aussi un facteur de risque quant au cancer du sein, car la fenêtre d'exposition aux estrogènes qui débute à la ménarche et se termine à la ménopause est plus longue. Il a été démontré qu'une femme qui atteint la ménopause à l'âge de 55 ans est exposée à un risque deux fois plus élevé de développer un cancer du sein qu'une femme dont la ménopause survient à 45 ans (Trichopoulos, MacMahon et al. 1972; Brinton, Schairer et al. 1988). Qu'elle soit naturelle ou provoquée, il semble que la ménopause reste toujours une protection non négligeable vis-à-vis du cancer du sein (Titus-Ernstoff, Longnecker et al. 1998). Thérapies de re~placement hormonal (HRT) : Plusieurs études démontrent qu'un apport exogène d' estrogènes provenant des HRT utilisées pour traiter les symptômes de la ménopause augmente les risques de cancer chez les utilisatrices. Quelques exemples sont 15 2 détaillés dans le tableau 1 . Ces études démontrent que plus la période d' utilisation de HRT est longue, plus les risques de développer un cancer du sein sont élevés. L' ajout d'un progestatif en plus des estrogènes ne semble pas apporter de protection supplémentaire et peut même augmenter les risques du cancer. L' activité mitotique dans le sein est en effet à son maximum durant la phase lutéale du cycle menstruel, lorsque les niveaux de progestérone et d' estrogène sont les plus élevés (Navarrete, Maier et al. 2005). Pour un tableau récapitulatif encore plus exhaustif des études épidémiologiques mettant en relation les HRT et le cancer du sein, voir: Colditz, G. A. (2005). "Estrogen, estrogen plus progestin therapy, and risk ofbreast cancer." Clin Cancer Res Il: 909-917. 2 16 Femmes Études (Colditz, Hankinson al. 1995) Types Cohorte, et Prospective (population) Infirmières États-uniennes Casffémoins Résultats Thérapies (95 % CI) ERT RR = 1,32 (1 ,14-1 ,54) CHRT RR= 1,41 (1,15-1 ,74) Progestine RR = 2,24 (1 ,26-3,98) 1935/725 550 personnes/années OR l -24 mois d'utilisation = ERT (Magnusson, Baron ~t al. Cas-Témoins 1999) OR120moisd'utilisation = OR I - 24 mois d'utilisation = Suède 2563/2845 ORl20moisd'utilisation = OR I -24 mois d'utilisation = OR l20 mois d'utilisation = HRT Cas-Témoins Ménopausées Los Angeles, Etats-Unis 1897/1637 OR5 aosd'utilisation= (Dinger, Heinemann et Cas-Témoins al. 2006) Allemagne 3593/9098 2,95 (1,84-4,72) 1,29 (1,05-1,59) 2,43 (1 ,79-3,30) 1,10 (1,02-1 ,18) OR5ansd'utilisation = 1,06 (0,97-1,15) CHRT OR5 aosd'utilisation = 1,24 (1,07-1,45) OR5 aosd'utilisation = 1,38 (1,13-1 ,68) OR5ansd'utilisation = 1,09 (0,88-1 ,35) SEPRT 50 ans et plus North 869/48812 Jutland, Danemark (suivi x=7,6 ans) Registre danois des cancers 1,25 (0,96-1,63) ERT ceRT (Ewertz, Cohorte, Mellemkjaer et Prospective al. 2005) 2,70 (1,47-4,96) CHRT SEPRT (Ross, Paganini-Hill et al. 2000) 1,72 (1,13-2,62) HRT RR = 1,40 (1,22-1,61) ERT RR = 1,01 (1,01-0,80) SEPRT RR = 1,52 (1,21-1,93) HRT oRo,5 ans d'utilisation = 1,2 (1,1-1,3) o~ ans d'utilisation = 1,2 (1, 1-1 ,4) Tableau 1: Études ayant associé les HRT aux risques de développer le cancer du sein. HRT. Thérapie de remplacement hormonal (tous les types confondus) ERT. Thérapie de remplacement estrogénique (estrogènes seulement) CHRT. HRT combinées (inclus SEPRT et/ou CCRT); SEPRT. CHRT séquentiels (alternance: estrogène / estrogène + progestatif) CCRT. CHRT continues (estrogène + progestine en continue) OR. Rapport des chances RR. Risque relatif Absence de grossesse: Des études effectuées dans diverses populations ont mis à jour le fait qu'une femme nullipare est plus à risque de développer le cancer du sein qu'une femme ayant enfanté. 17 • Étude de population chez 95 000 États-uniennes. L' incidence du cancer est de 141 ,9 x 100 000 femme~années chez les femmes n' ayant jamais enfanté et de 90,7 x 100 000 femmes-années chez celles ayant 5 enfants et plus (Trapido 1983). • Étude prospective chez 63 090 Norvégiennes - 20 ans de suivi. Une très forte association inverse a été observée entre le nombre de grossesses et les risques de développer le cancer du sein (Kvale, Heuch et al. 1987). • Étude cas-témoins chez des Suédoises (12 782 cas et 5 fois plus de témoins). Chaque grossesse diminue d' environ 10 % les probabilités de développer le cancer du sein (Lambe, Hsieh et al. 1996). Durant le premier tiers de la grossesse, les niveaux d'E2 augmentent rapidement. Par la suite, au fur et à mesure que la grossesse progresse, les niveaux d' E2 libre diminuent et la concentration de la globuline se liant aux hormones sexuelles (SHBG) augmente. Au moment de la parturition, le résultat net est un bénéfice. De plus, une lactation prolongée réduit également le nombre de cycles ovulatoires et donc l'exposition aux estrogènes (Feigelson and Henderson 1999a). Plusieurs autres études ont mis à jour la relation entre les estrogènes et le cancer du sein en mesurant des concentrations plus élevées d'El et/ou d'E2 circulant chez des femmes atteintes que chez des témoins (Toniolo, Levitz et al. 1995; Dorgan, Longcope et al. 1996; Manjer, Johansson et al. 2003). Le chapitre 4 du livre « Endocrinology of Breast Cancer» récapitule en détails les principales études qui ont permis d'impliquer les estrogènes dans l'étiologie du cancer du sein (Feigelson and Henderson 1999b). 3.4. Les mécanismes d'induction du cancer par les estrogènes Deux principales voies, une indirecte et l'autre directe, ont été décrites pour expliquer comment les estrogènes peuvent être impliqués dans l'initiation de la carcinogenèse et dans la prolifération des cellules tumorales aux stades précoces des cancers. Dans la première voie, les estrogènes ne sont pas directement responsables de la transformation maligne mais ils augmentent plutôt les risques de cancer par l'induction de la prolifération cellulaire. 18 Dans la deuxième VOle, les estrogènes jouent directement un rôle de carcinogène en détériorant l'ADN. 3.4.1. La carcinogenèse lors de la prolifération cellulaire 3 Les estrogènes jouent un rôle crucial dans l' initiation de la prolifération cellulaire des cellules épithéliales mammaires. Lors de la prolifération, les cellules sont beaucoup plus à risque de subir des erreurs de transcription et des mutations génétiques. Si de telles erreurs se produisent dans des gènes responsables de la régulation de la prolifération cellulaire ou de l' apoptose, il est possible de se retrouver avec une prolifération effrénée et un phénotype malin. La carcinogenèse peut donc être due à une action indirecte des estrogènes via la mise en branle de la mitose. Figure 7 : Effet prolifératif des estrogènes sur les lactocytes. Durant la prolifération, les lactocytes développent des variations de génotype dues à des erreur's de réplication ou aux réarrangements chromosomiques. Après plusieurs cycles de prolifération, les lactocytes peuvent développer un phénotype malin. (Henderson, Ross et al. 1988) L'initiation de la prolifération cellulaire par les estrogènes se fait par deux VOles principales: la voie génomique et la voie non-génomique (figure 8). a) Dans la voie génomique (voie classique), les estrogènes exercent leurs effets biologiques via l'induction des récepteurs des estrogènes : ER-a et/ou ER-p. Ces deux récepteurs appartiennent à la superfamille des récepteurs nucléaires (NR). Ils sont généralement en solution dans le cytoplasme car les estrogènes peuvent facilement passer au travers de la 3 L' information sur l'induction de la prolifération cellulaire par les estrogènes est majoritairement tirée de : • Pasqualini, J. R. (2004). "The selective estrogen enzyme modulators in breast cancer: a review." Biochim Biophys Acta 1654(2): 123-143. • Chen, G. G. , Q. Zeng, et al. (2008). "Estrogen and its receptors in cancer." Med Res Rev. 19 membrane de phospholipides qui entoure les cellules. -Les ERs sont sous le contrôle de protéines chaperonnes [protéines de choc thermique (HSP)] qui empêchent leur dimérisation. Une fois que les estrogènes lient les ERs, il y a une perte de régulation par les HSP et les récepteurs se dimérisent et transfèrent au noyau où ils vont se lier à une séquence d' ADN retrouvée dans les promoteurs de plusieurs gènes nommée « élément de réponse aux estrogènes» (ERE) (voie classique). Dès que le contact ER-ERE est effectué, des protéines régulatrices ainsi que des protéines impliquées dans la transcription (polymérase, hélicase, etc.) s' associent aux promoteurs de ces gènes pour pouvoir débuter la synthèse d' ARNm. De récentes observations démontrent que les ERs peuvent également activer la transcription de gènes sans l' intermédiaire de la séquence ERE (voie alternative). Il peut en effet y avoir une interaction entre les ERs et d' autres facteurs de transcription (p. ex. : fos, myc, jun) qui se lient et enclenchent la transcription de gènes ayant des éléments de liaisons tels que APl ou SP-1 (Carroll and Brown 2006). Les gènes dont la transcription dépend de l'activation des ER par les estrogènes sont principalement impliqués dans les processus de différenciation, de prolifération et de croissance cellulaire. Puisque la voie génomique de réponse aux estrogènes nécessite la transcription de gènes, les effets surviennent quelques heures après le stimulus hormonal. b) Dans la voie non génomique, les estrogènes lient des ER membranaires (récepteurs ne faisant pas partie de la famille des NR) ou activent des protéines non-ER attachées à la membrane cellulaire. La réponse induite consiste alors en l' activation de cascades de kinases ainsi que l'augmentation des niveaux intracellulaires de seconds messagers comme le calcium (Ca2+) et le NO. La phosphorylation par les kinases et l'augmentation des seconds messagers ont le pouvoir d'activer des protéines impliquées dans la différentiation, la prolifération, la motilité cellulaire ainsi que l' apoptose. Cette réponse est beaucoup plus rapide que la voie génomique puisque la transcription de gènes n'est pas nécessaire (quelques minutes). 20 n n- "" ", ~ Réponse ceUulaire. "'~I------ Figure 8 : Initiation de la prolifération cellulaire par les estrogènes. Voie génomique, rouge; Voie non génomique, bleu. 3.4.2. La génotoxicité des métabolites des estrogènes Il a été démontré que les estrogènes et leurs métabolites peuvent agir directement comme carcinogènes en causant des bris à l'ADN. Par exemple, des souris n'ayant pas de ERs (ERs knock-out) développent des cancers de la glande mammaire suite )à l'injection d'E2. Il a été également observé que des souris ovariectomisées traitées à l'E2 développent des cancers plus rapidement que des souris témoins, et ce, même si on leur administre un antagoniste des ER (p.ex. : ICI-182,780). Plusieurs autres études expérimentales ont permis de démontrer que certains des métabolites des estrogènes, plus particulièrement les estrogènes-3,4-quinone (E-3,4-Q) et les estrogènes-2,3-quinone (E-2,3-Q) peuvent causer des mutations importantes à l'ADN. L'E-3,4-Q, par exemple, forme des liaisons instables avec les adénines et les guanines, menant à une dépurination de l'ADN. La toxicité de métabolites des estrogènes pour l'ADN vient également du fait que des étapes du métabolisme produisent des espèces réactives de l'oxygène pouvant créer des dommages oxydatifs à l'ADN. (Russo and Russo 2006; Yager and Nancy 2006) 21 4. La biosynthèse classique de·s estrogènes Réduire l'exposition aux estrogènes est la méthode généralement employée pour contrer le développement des cancers du sein hormono-dépendants. Pour ce faire, il est essentiel de connaître les deux voies maj eures de leur synthèse : La voie classique (endocrine) : les estrogènes sont produits à partir du cholestérol par des glandes spécialisées, les ovaires et le placenta (chez la femme enceinte), et sont libérés dans la circulation ou dans les fluides extracellulaires. Cette voie inclut également la production par les glandes surrénales d'androgènes inactifs qui sont des précurseurs des estrogènes dans la voie intracrine. La voie intracrine : les estrogènes sont produits directement dans les tissus cibles à partir de précurseurs androgéniques provenant majoritairement des glandes surrénales, sans qu' il n' y ait de sécrétion extracellulaire (cette voie sera détaillée dans la section 5.). 4. 1. Les enzymes P450 à fonction mono-oxygénase La figure 10 présente les principales réactions impliquées dans la synthèse des estrogènes et des autres stéroïdes à partir du cholestérol. Parmi les différentes enzymes nécessaires à la synthèse de l'E2, trois sont de la famille des cytochromes P450 [le cytochrome P450 scindeur de la chaîne latérale (P450scc), l 'hydroxylase des 17a-stéroïdes / lyase 17-20 (P450cI7) et l'aromatase]. Ces enzymes possèdent une activité mono-oxygénase, c'est-àdire qu'elles catalysent l'ajout d'un atome d'oxygène provenant de 1'02 à un substrat organique (R) selon l'équation suivante: R-H + O2 + NADPH + H+ -7 R-OH + NADP+ + H 20. Pour pouvoir interagir avec les molécules d'02, les cytochromes P450 sont associés à un groupement prosthétique, l'hème qui est constitué d'un ion Fe3+ encerclé par un anneau organique. L'ion · Fe3+ doit être réduit afin de pouvoir lier 1'02. Il existe deux moyens différents de réduire l'hème selon la localisation subcellulaire de l'enzyme P450. 22 a) Si l'enzyme P450 est mitochondriale, la réductase d'adrénodoxine (AdRed), une flavoprotéine couplée à la membrane mitochondriale, arrache un électron au NADPH et les transfère à une protéine sulfo-ferrique, l' adrénodoxine (Adx). L' Adx est en mesure de lier les P450 mitochondriales et de leur transmettre l'électron, permettant la réduction de l' ion Fe3+ (figure 9A). b) Si l' enzyme P450 est associée aux microsomes [fragments de membrane du réticulum endoplasmique (RE)] , une protéine P450 oxydoréductase est utilisée pour transférer directement les électrons provenant du NADPH à l' ion Fe3+ des P450 (figure 9B). NADPH Oxydé Oxydé NADP+ Réduit Réduit A NADPH B NADP+ Figure 9 : Mécanismes de réduction de l'hème. A) Transfert d'électrons provenant du NADPH aux enzymes P450 à localisation mitochondriale. B) Transfert d'électrons provenant du NADPH aux enzymes P450 à localisation microsomale. H]C CH:J ~ CH] ciO" ~ (1) HO ....... o C/J Cholesterol side-chain cleavage enzyme , (j :::::r (1), a ~ 0.. (1) sr t/'1 ~ "'"'t o 0: o (fQ (1), ~ (1)t/'1 CH:J cœ CH] c~ :I: ~ a: 17 a-hydroxylase J, <D J, ~ '< a. (; (1) '"tj OH ~ ;:::::r o ~ ~ (1), '"'"t ~ CI) Aldosterone OH OH o x oS. 1» 'S. 1» II) CI) 1 11 -deoxycortisol II) (t Cort isol 17,201yase 17,20 Iyase J,HJr ~ J, ]I HJ ~ Dehydroepi androsterone ~----?­ :ia. '< II) dehydrogenase J, CD ~ CH:J 0-:::- (; X 1 17~-Hydroxysteroid --~~ ~ '< ~ '< a. (; 17 al pha hydroxy Proqesterone 1 HO /" ...Jo. :I: --7- "'"'t ~ ~ : Corti costerone ~ (1), e:. (j ~ CI) ---Q 17 alpha hydroxy Pregnenolone HO """ ~ .-t- CI) OH :J 1» E; (1) t/'1 :J (II C~ ---:~ t/'1 (1) (1), (; ~ <D (1), (j (fQ o Deoxycorticosteron e ID "'"'t II) --~ ----?- : ~ CI) 1 a. ~ ~ Progesterone (; 17 a-hydroxylase ~ '< 0(3 ~ II) CD 1 ~ --~~ a. :I:----?- OH ~ a: o ...Jo. Q ----?- '< a. (; Pregnenolone OH ~ w ~ C~ HO """ OH O # ~ -~ . ~ ----?- ;. . : An drostenedlone HOJXy- ~ Androstanediol 1 I ~ # HO """ Estrone 1 1 17~-Hydroxysteroid (; 17~-Hydroxysteroid 0- J, J, \~~ ~ a: dehydrogenase <D \~~ o ~ c~ ~ 0- (; ID <D :J 1» II) CI) ----?- O ,(:(:J Testosterone dehydrogenase OH c~ __ ~ o 3 ~ ----?- e: CI) 1 HO""" ~ # Estradiol 5a-~u~se OH . 1 if-<> o~ H DH T l'V W 24 4.2. La synthèse ovarienne des estrogènes La synthèse ovarienne des estrogènes débute à la puberté et s' effectue selon un système nommé « Two-cell type theory ». Comme son nom l' indique, ce système exige la coopération de deux types cellulaires, les cellules de la granulosa et les cellules de la thèque, afin d' exécuter toutes les réactions enzymatiques nécessaires à la transformation du cholestérol en estrogène (Short 1962) (figure Il). circulation ~....~~ '0 _ _--.,. THÈQUE GRANULOSA cholesœrol "" } P4.50scc + cAr~ F>rrOle '" ln ''--'" -- KI l E2 prégnènolone A P4.50c11 1 t 111>HSD 17-0H-prégnènolone ._~-.. P4.50cl1 ~ DHEA 3 ~-HSD ! ~4-dione i i SH J El aromatase 00(- ~ P 0 el K.inase A ~4-dione Figure Il : Théorie des deux cellules. Les cellules de la thèque, sous le contrôle de la LH, produisent de la à partir du cholestérol. La ~4-dione par sécrétion paracrine, est intemalisée dans les cellules de la granulosa où elle est transformée en E2, sous le contrôle de la FSH. Abréviations : cAMP, « adénosine monophosphate cyclique» LH, «' hormone leutéinisante »; FSH, « hormone folliculo-stimulante ». [Traduction libre de (Khan-Sabir and Carr 2005)]. ~4-dione 4.2.1. Réactions ayant lieu dans les cellules de la thèque Le premier type cellulaire impliqué dans la synthèse ovarienne de l' E2 - les cellules de la thèque - est responsable de la fabrication d'androstènedione (L14-dione) à partir du cholestérol en utilisant trois enzymes, la P450scc, la P450c17 et la 3~-HSD2. a) P450scc [CYPIIA1 , 15q23-24; cholestérol~prégnènolone] (Miller 2002) La première étape de la production de tous les stéroïdes est la coupure de la chaîne latérale du cholestérol pour créer un stéroïde à 21 carbones, la prégnènolone. Cette réaction est catalysée par l'enzyme « cytochrome P450 scindeur de la chaîne latérale » (P450scc) en trois hydroxylations successives, libérant une molécule de prégnènolone et une molécule d'isocaproaldéhyde (3 moles de NADPH sont nécessaires par mole de cholestérol). La P450scc se retrouve au niveau de la membrane interne des mitochondries. La « protéine régulatrice de la stéroïdogenèse» (StAR) permet d' importer le cholestérol dans la 25 mitochondrie et est donc essentielle à la stéroïdogenèse. Une mutation du gène encodant la protéine StAR peut causer une . déficience dans la synthèse des stéroïdes et mener à l'hyperplasie surrénalienne congénitale « congenital adrenal hyperplasia (CAH) ». b) P450c 17 [CYP 17, 10q24-25 prégnènolone-7 DHEA] (Miller 2002) La « 17a-steroid hydoxylase / 17-20-lyase » (P450c17) est une enzyme qui possède deux activités : 1) L' activité 17a-hydroxylase : conversion de la prégnènolone en 17-0Hprégnènolone. 2) L' activité 17-20-lyase transformation de la 17-0H-prégnènolone en déhydroépiandrostérone (DHEA). Cette enzyme se retrouve dans les microsomes du réticulum endoplasmique (RE) et emploie donc le système P450 oxydoréductase. c) 3p-H,SD2 [HSD3B2, 1p13.1 ; DHEA-7~4-dione] (Thomas, Huether et al. 2007) L' enzyme « 3p-hydroxysteroid dehydrogenase / ~5-~4-isomerase de type 2 » (3P-HSD2) catalyse principalement la conversion de la DHEA en . ~4-dione mais également la transformation de la prégnènolone en progestérone et de la 17-0H-prégnènolone en 17OH-progestérone. Cette enzyme n'est pas membre de la famille des P450. Chacune des réactions catalysée par la 3p -HSD2 se fait en deux étapes: 1) Déshydrogénation en position C3; 2) Transfert de la double liaison C=C en position 5,6 à la position 4,5 sur le cycle A. Ces réactions se font dans le RE et utilisent le NAD+ comme cofacteur. Il existe un autre sous-type de 3p-HSD, la 3p-HSD de type 1 (3P-HSD1). Cette enzyme est retrouvée principalement dans les tissus périphériques où elle est impliquée dans la voie intracrine de production des stéroïdes sexuels. 4.2.2. Réactions aya.nt lieu dans les cellules de la granulosa . Grâce au mode de sécrétion paracrine, la ~4-dione formée par les cellules de la thèque migre vers les cellules de la granulosa où elle sera transformée en estrogène : a) Aromatase [CYP19A, 15q21.1; ~4-dione-7E1 , testosterone-7E2] L'aromatase est l'enzyme responsable de la création des estrogènes à partir des androgènes (C 19 -7 C 18). Cette enzyme aromatise le cycle A du ~4-dione et de la testostérone pour 26 former de l'El et de l'E2 respectivement: 1) Double hydroxylation du groupe méthyle en position C 19; 2) Hydroxylation en position 2 menant à la perte du carbone C 19 et à l' aromatisation du cycle A. L' aromatase est localisée au niveau du RE et utilise donc la P450 oxydoréductase comme transporteur des électrons provenant des NADPH. L ' E 1 produite par l' aromatase peut être relâchée en circulation ainsi ou être sulfatée par la sulfotransférase d' estrone (ESTlEl) avant d' être relâchée. L' El-sulfate (El-S) possède un temps de demi-vie (tl/2) accru par rapport à l'El non conjuguée (Pasqualini and Chetrite 2005). L' El et l' El-S sont utilisées comme précurseurs pour la synthèse d' E2 dans la voie intracrine. b) l7p-HSDl ,7,12 Finalement, la double liaison c=o retrouvée en C17 sur l' El peut être réduite par les « l7p-hydroxysteroid dehydrogenase » (17P-HSD) de type 1, 7 ou 12, transformant ainsi l'El en E2 (cofacteurs utilisés: NADH ou NADPH). La réduction en position C17 des stéroïdes à 18 carbones et à 19 carbones est la seule étape de la stéroïdogenèse qui est réversible (la l7p -HSD2 catalyse la réaction inverse). La l7p-HSDI [HSD17Bl , 17q1l-12], un membre de la superfamille des « short-chain alcohol dehydrogenase », est retrouvée en abondance dans lés cellules de la granulosa des ovaires. On l~ retrouve également dans certains tissus périphériques comme le placenta et la glande mammaire. Son action est spécifique aux estrogènes (El 1q23] ~ E2). La l7-pHSD7 [HSD17B7, est retrouvée dans les ovaires, la glande mammaire, le placenta, les testicules, la prostate et le foie. Elle produit également de l' E2 à partir de l' El. Par surcroît, elle possède une activité 3-céto-réductase lui permettant d'inactiver l' androgène le plus puissant, la dihydrotestostérone (DHT) (DHT [HSD 17B 12, Il P 11-2] ~ 3p-an,drostènediol). Finalement la l7~-HSD12 qui a été découverte récemment est très fortement exprimée dans les ovaires, ce qui suggère qu'elle joue un rôle majeur dans la formation de l'E2 chez la femme (Luu-The, Tremblay et al. 2006). (Luu-The 2001) 27 4.3. La synthèse surrénalienne de précurseurs des estrogènes Le cortex des glandes surrénales est un site qui synthétise des hormones stéroïdiennes à partir du cholestérol, à l'instar des ovaires et des testicules. Il est divisé en trois parties distinctes : la zone fasciculée responsable de la synthèse des minéralocorticoïdes (21 carbones), la zone glomérillée responsable de la synthèse ~es glucocorticostéroïdes (21 carbones) et la zone réticulée responsable de la synthèse de stéroïdes-C 19 sans activités endogènes appelés aussi « androgènes surrénaliens » [~4-dione, DHEA, DHEA-sulfate (DHEA-S)]. Les androgènes surrénaliens sont des précurseurs pour la synthèse intracrine des estrogènes bioactifs. L ' enzyme P450c17 est responsable de la synthèse de types de stéroïdes différents en fonction des zones de la glande surrénale: Zone glomérulée : La zone glomérulée de la glande surrénale n'exprime pas la P450c 17 et produit ainsi des 17a-désoxystéroïdes C21 comme l'aldostérone (figure 12, boîte jaune). Zone fasciculée: La P450c 17 est liée au RE et utilise les protéines P450 oxydoréductase ou le cytochrome B5 comme donneurs d'électrons. La zone fasciculée exprime la P450c17 mais seulement l' activité 17a-hydroxylase y est induite, possiblement à cause d' une concentration de P450 oxydoréductases trop faible, d' un manque de cytochromes B5 (un type de P450 réductase) ou d'une phosphorylation différente dans cette zone. Des 17ahydroxystéroïdes C21 comme le cortisol y sont produits (figure 12, boîte rose). Zone réticulée: La zone réticulée exprime la P450c17 et autant l'activité 17a-hydroxylase que l' activité 17-20 lyase y sont induites. Cette enzyme cause la transformation de la prégnènolone en DHEA (figure 12, boîte verte). La quantité négligeable de stéroïdes à 19 carbones retrouvée chez des individus atteints de mutations sévères dans le gène de la P450c 17 démontre que cette enzyme est le seul moyen significatif d'effectuer la conversion des C21 en C19 (Gupta, Geller et al. 2001). 28 P4SOs.cc pr6gnII . . . . P4S0c17 31' proge 17.QH.pNg1• • • trone P4S0c17 3 (actJvitt 17 a-hydroxylase) {actNit' 7-20Iyase} 3 - - - - - - . . . . . . . 17-oH1nI1I8It:6ral,. P4S0c21 P4S0c21 l1-cMsoxycortlcosUtone l1-d6soxycottjsol P45Oc l 1 CVP 181 P4SOcl1 ; CYP1181 cortisol P45Oc l 1· CVP 182 aIdostM'one Figure 12 : Biosynthèse des stéroïdes dans le cortex de la glande surrénale. Couleurs: zone glomérulée, boîte jaune; zone fasciculée, boîte rose; zone réticulée, boîte verte. Chez l'humain et les primates, la formation des androgènes surrénaliens à partir du cholestérol suit préférentiellement la voie des ~5 (flèches rouges grasses). L'enzyme 3p -HSD2 catalyse des transformations différentes selon la zone du cortex des glandes surrénales : ~ progestérone • Zone glomérulée : prégnènolone • Zone fasciculée: 17a-OH-prégnènolone • Zone réticulée: DHEA ~ 17a-OH-progestérone ~ ~4-dione La ~4-dione produite dans la zone réticulée peut être libérée en circulation et captée par des tissus périphériques où elle serait impliquée dans la synthèse intracrine des stéroïdes sexuels. Chez les espèces autres que les primates, la production de stéroïdes-C 19 se fait principalement par la voie ~4 : la prégnènolone est tout d'abord transformée en progestérone par la 3p-HSD2 et la progestérone est par la suite transformée en ~4-dione par la P450c17 (figure Il, flèche rouge mince). Cette différence explique notamment pourquoi on ne retrouve pratiquement pas de DHEA chez les rongeurs. Il semble que chez plusieurs espèces, la P450c 17 possède une spécificité pratiquement exclusive pour la progestérone et ne peut donc pas lier la prégnènolone (p. ex. cochon d'inde) (Gilep, Estabrook et al. 2004). Une activité plus élevée de la 3p -HSD2 transformant la prégnènolone en progestérone serait également en cause. 29 5. La synthèse intracrine des estrogènes Parallèlement à la voie classique de synthèse des stéroïdes sexuels, il existe également la voie de synthèse intracrine. Le terme « intracrinologie » [préfixe latin « intra » (à l'intérieur) et « crine », du grec krinein, (sécrété)] a été mentionné pour la première fois en 1988 suite à l'observation d'une synthèse de DHT accrue chez des rats gonadectomisés après l'administration de DHEA (Labrie, Bélanger et al. 1988). Cette voie diffère de la voie de production endocrinienne classique par deux points majeurs: a) la production a lieu directement dans les tissus périphériques cibles plutôt que dans les structures glandulaires classiques; b) les hormones synthétisées de façon intracrine agissent dans les tissus les ayant produites sans être libérées dans la circulation. Chez la femme, la formation intracrine compte pour ·75 % de la production totale d'estrogènes avant la ménopause et près de 100 % après la ménopause (Labrie 2006). La synthèse intracrine des estrogènes est un facteur important dans l'étiologie du cancer du sein puisque la plupart des cancers du sein se développent chez la femme après la ménopause (arrêt de la production ovarienne d'estrogènes). Des études ont démontré que chez des femmes ménopausées, la concentration d'E2 mesurée dans les carcinomes mammaires est dix fois plus élevée que la concentration d'E2 mesurée dans le plasma sanguin. De même, la concentration d'E2 mesurée chez des patientes atteintes du cancer du sein est deux fois plus élevée à l'intérieur des carcinomes que dans les tissus de glandes mammaires considérés encore normaux. Ces observations suggèrent fortement que les carcinomes auto-produisent les hormones nécessaires à leur propre croissance (Suzuki, Miki et al. 2008). La production intracrine des estrogènes actifs dans le cancer du sein se fait selon deux voies: la voie de l'aromatase et la voie de la sulfatase des stéroïdes (STS) (figure 13). 30 Circulation Sanguine Cellule C~éreuse l\l ammaire DHEA-S.. SIS ~ DHEA JAl p..H D DH M -dione .....+ - - - - - - - .M-dione Aroma Jase EI-S......-++-~EI ·S . .. El 41.~===='! ESTl El 17fJ-HSD 2 Figure 13 : Production intracrine d ' E2 dans une cellule mammaire cancéreuse. Deux voies sont utilisées : 1) La voie de l' aromatase utilise des androgènes (~4-dione et DHEA) et les convertit en El par aromatisation (boîte bleue). 2) La voie de la STS utilise quant à elle l' El-S comme précurseur et la convertit en El par désulfatation (boîte rose). La DHEA-S peut également être utilisée comme précurseur mais elle doit passer par les deux voies : d' abord il y a désulfatation (boîte jaune), ensuite, aromatisation (boîte bleue). La transformation de l' El en E2 par les l7~-HSD 1, 7 et 12 est une étape essentielle aux deux voies. 5.1. ,L a voie de l'aromatase La voie de l'aromatase utilise des androgènes surrénaliens inactifs (DHEA, ~4-dione) ou encore la testostérone pour former des estrogènes (figure 13, boîte bleue). o HO And ros ten e d io ne 19-01 19-al Estrone Figure 14 : Réactions catalysées par l' aromatase. Cette voie est très importante dans l' étiologie du cancer du sein pUIsque l' aromatase localisée dans les tissus périphériques est responsable de la totalité de la production des estrogènes après la ménopause, lorsque la plupart des cancers du sein surviennent. De plus, environ 70 % des carcinomes mammaires expriment fortement l' aromatase et l' ARNm de cette enzyme est significativement surexprimée dans les carcinomes par rapport à la glande mammaire normale (Suzuki, Miki et al. 2008). 31 L' inhibition de cette voie est considérée comme un traitement alternatif pour lutter contre le cancer du sein chez les femmes post-ménopausées, particulièrement lorsque les bloqueurs des ER (SERM) ont échoué. En effet, environ 30 % des patients insensibles aux bloqueurs .des ER répondent aux inhibiteurs de l' aromatase. Deux principaux types d' inhibiteurs ont été créés : les inhibiteurs stéroïdiens qui bloquent le site de liaison des androgènes ' et les inhibiteurs non-stéroïdiens qui perturbent les propriétés catalytiques de l 'hème associée à l' aromatase (Chen, Zeng et al. 2008). 5.2. La voie de la sulfatase des stéroïdes 5.2.1. Information générale La STS [Xq22.3-qter; stéroide-sulfate~stéroide libre] ou arylsulfatase C fait partie de la famille . des enzymes arylsulfatase qui inclut au moins cinq autres membres (A, B, D, E et F). Cette enzyme microsomale est exprimée de façon ubiquitaire dans la plupart des organes retrouvés chez les mammifères (foie, ovaires, os, prostate, tissu adipeux, placenta etc.) et particulièrement dans la glande mammaire (Pasqualini and Chetrite 2005). La STS possède le pouvoir d'hydrolyser plusieurs types de stéroïdes sulfonatés comme la DHEA-S (Km = 1.7 JlM) , le cholestérol-S (Km = 2.0 JlM) et particulièrement l' E1-S (Km = 0.8 JlM) (Dibbelt and Kuss 1991). Plusieurs observations suggèrent que l'implication de la voie de la STS est particulièrement importante dans l'étiologie du cancer du sein (figure 13, boîte rose). Premièrement, le principal substrat de la STS, l'El-S, est l'estrogène le plus abondant en circulation chez la femme ménopausée, au moment où la maj orité des cancers du sein surviennent. L' El-S circulant agit comme réservoir de substrat pour la STS, ce qui s' explique par une production intracrine d'E1-S soutenue dans les tissus adipeux [DHEA {3P-HSD}-7 ~4-dione -{aromatase}-7 El -{SULT}-7 E1-S] et parce que l'E1-S possède un temps de demi-vie qui est beaucoup plus long que celui des estrogènes non sulfatés (T 1/2 EI-S: 10-12 h; T1/2 El : 20-30 min). 32 Deuxièmement, les niveaux d' E1-S sont 10 à 40 fois plus élevés dans les tumeurs que dans le plasma ou que dans les tissus mammaires normaux chez un même individu. Il semble donc que les carcinomes produisent ou captent tout particulièrement cette molécule. Finalement, puisque que l'E1-S n' a pas d' activité biologique due à son incapacité à lier et activer les ER sans être préalablement désulfatée, la présence de la STS dans les carCInomes semble essentielle pour la production intracrine d' estrogène actif. Conséquemment, l' activité de la STS est retrouvée dans une grande majorité des tumeurs mammaires (Tseng', Mazella et al. 1983; Evans, Rowlands et al. 1994; Saeki, Takashima et al. 1999; Suzuki, Nakata et al. 2003 ; Yamamoto, Yamashita et al. 2003). En fait le niveau de STS intratumoral est un facteur de pronostic indépendant pour le cancer du sein. (Pasqualini and Chetrite 2005) 5.2.2. Inhibiteurs de la STS La STS est une cible intéressante pour le traitement du cancer du sein. Plusieurs molécules ont déjà été identifiées comme ayant une activité inhibitrice. En voici quelques exemples: En 2006, le STX64, un inhibiteur irréversible de la STS fut le premier agent anti-STS à être sélectionné pour poursuivre des études cliniques de stade 1 chez des patientes ménopausées atteintes du cancer du sein. La médiane de l'inhibition de la STS dans les tumeurs mammaires et dans les lymphocytes en périphérie fut d'environ 99 %. Cette étude a démontré une diminution significative de la concentration plasmatique d'estrone, d'estradiol, d' androsténédiol, de ~4-dione, de DHEA et de testostérone lors de l'usage du STX64 (Stanway, Purohit et al. 2006). Plusieurs progestatifs déjà utilisés comme contraceptifs oraux ou comme agent thérapeutique dans le traitement des cancers du sein ou de l'endomètre ont démontré un pouvoir d'inhibition de la STS (figure 15) (Pasqualini and Chetrite 2005). 33 4A, E2 formed T-470 cells 100 (22) ( 75 • 00 OF INHIBITION) El S -+ E2 (~) (32) . ," 50 25 o Figure 15 : Progestatifs inhibiteurs de la STS. Prog., progestérone; Promeg., promégestone; DHD, 20dihydro-dydrogestérone; NOMAC, acétate de nomégestrol; MPA, acétate de médroxyprogestérone; Medrog. , médrogestone; Noreth., norethistérone; Org OM38, isomère du tibolone; NGMN, norelgestromine; Org 4094, 3a-OH métabolite du tibolone; Org 30126, 3p-OH métabolite du tibolone. (Pasqualini and Chetrite 2005). Une diminution significative de la croissance tumorale fut observée suite à l'administration d'un potentiel inhibiteur de la sulfatase, le (p-O-sulfamoyl)-N-tetradecanoyl tyramine, à des souris ayant préalablement reçu une transplantation de cellules mammaires humaines cancéreuses, (voir figure 16) (Nakata, Takashima et al. 2003). I.S (p-O-sulfamoyl)-N-tetradecanoyl tyramine 17 20 23 26 Jours suivant l'administration 29 Figure 16 : Activité anti-tumorale du (p-O-sulfamoyl)-N-tetradecanoyl tyramine. [Traduction de (Nakata, Takashima et al. 2003)]. -0 = aucun traitement; -. = E1-S O.lmg/Kg; -. = (p-O-sulfamoyl)-N-tetradecanoyl tyramine 25mg/kg + E1-S O.lmg/Kg. 34 6. Les sulfotransférases À l'opposé de la STS, les sulfotransférases (SUL T) sont des enzymes qui catalysent la liaison d'un groupement sulfonate (R-S0 20-) provenant d' une molécule donneuse à un groupement hydroxyle ou amine d'une molécule accepteuse. Le principal donneur de sulfonates est le 3'-phosphoadenosine-5'-phosphosulfate (PAPS) (voir la figure 17). La sulfonation augmente la solubilité aqueuse des composés et ainsi leur excrétion rénale. Elle permet également de contrôler les concentrations de stéroïdes actifs en fonction des besoins des organes. Les SULT sont regroupées en deux grandes familles selon leur localisation cellulaire: a) SULT associés à la membrane cellulaire. Principaux substrats : les glycosaminoglycans, les glycoprotéines et les résidus tyrosine retrouvés sur certaines protéines. b) SULT cytoplasmiques. Principaux substrats : les xénobiotiques, les neurotransmetteurs monoamines (p. ex. la dopamine) et les hormones stéroïdiennes. Parmi les SULT cytoplasmiques, quatre sont en mesure de catalyser l'ajout d' un groupement sulfate aux hydroxystéroïdes et aux estrogènes pour ainsi les inactiver : la SULTIA1 , la SULTIA2, la SULT2Al et la ESTIEI. Les SULTIAI et lA2 possèdent une grande affinité pour les hormones stéroïdiennes phénoliques et la SULT2Al possède surtout une grande affinité pour la DHEA. Ces enzymes peuvent également ajouter un groupement sulfate aux estrogènes lorsque ces hormones sont retrouvées en concentrations suffisantes (pouvoir catalytique maximal à l'échelle micromolaire). Cependant, c' est la ESTIEI qui a la plus grande affinité pour les estrogènes, avec une activité maximale à une concentration d'estrogène aussi basse que 15nM. (Dooley, Haldeman~Cahill et al. 2000) L'ESTIEI semble jouer un rôle protecteur dans l'étiologie du cancer du sein. Sa très forte affinité pour les estrogènes (Km à l'échelle nanomolaire) lui permet d' inactiver efficacement ces hormones en les rendant incapables de lier et d'activer leurs récepteurs. La présence de la ESTIEI fut notée dans des lignées cellulaires cancéreuses (ZR75 , MCF-7) ainsi que dans des tumeurs manimaires et des tissus de seins normaux (Suzuki, Nakata et al. 35 2003). La présence de la ESTIEI dans les carcinomes fut positivement corrélée avec un meilleur pronostic (Suzuki, Nakata et al. 2003; Hudelist, Wülfing et al. 2008). Il a été également démontré que des cellules MCF-7 transformées avec un vecteur contenant le gène ESTIE I nécessite l'administration d'une plus grande concentration d' E2 pour stimuler leur croissance que les cellules MCF -7 non transformées (Falany and Falany 1997). o HO o (E~ E1 ~ ~ ~o1''O 0- PAPS ~ \00 EtranQé=:l E1-S (-f~ ~ l-f; NJlrt"'o1'-. ~0---J 0- t---0~NJlN «" ~ opol OH Figure 17 : Réaction catalysée par la ESTIEI. ~ opol OH 3',5'.ADP 36 Chapitre Il - Étude sur la STS et l'EST1 E1 37 1. Avant Propos Ce chapitre, rédigé en anglais, est en fait la retranscription d'un manuscrit dernièrement soumis au journal « Libertas Academica - Breast Cancer: Basic and Clinical Research », manuscrit approuvé pour publication en date du 5 novembre 2008. Ce chapitre est donc structuré à la façon d'un article scientifique (résumé, introduction, matériel et méthodes, résultats, discussion et conclusion). Il traite principalement de l' expression des enzymes STS et ESTI E I dans le cancer. Il inclut des comparaisons de l'expression de ces enzymes entre des carcinomes humains et des tissus mammaires normaux adjacents. Des corrélations sont également mesurées entre l'expression tumorale de ces enzymes et différents paramètres clinicopathologiques. Ma participation à cet article est très importante. J'ai d'abord réalisé les expérimentations irnrnunohistochimiques permettant de déterminer l'expression de la STS et de la ESTIEI sur l' ensemble des échantillons. J' ai aussi déterminé l' expression des récepteurs stéroïdiens et de CDC47 sur la majorité des échantillons. J'ai effectué les analyses statistiques et interprété leurs significations. J'ai également rédigé le manuscrit et effectué les corrections demandées par l'éditeur en chef du journal. Dr V. Luu-The et son équipe ont développé les anticorps spécifiques 'contre la STS et l' ESTIEI. D. Song a participé à l'acquisition d'informatjons sur l'expression des récepteurs stéroïdiens et de CDC47. B. Han, S. Li et Dr G. Liu nous ont fourni les échantillons humains et ont déterminé certains paramètres cliniques et pathologiques tels que le stage et le type tumoral. Dr F. Labrie a participé à l'élaboration du design de l'étude. Finalement, Dr G. Pelletier a participé au design de 1'étude, à la révision du manuscrit et à la coordination. 38 2. Article - Title and Authors Expression of estrogen sulfotransferase 1Eland steroid sulfatase ln breast cancer: a immunohistochemical study Poisson Paré Dl , Song Dl , 2, Luu-The VI , Han BI , 2, Li SI , 2, Liu G2, Labrie FI , Pelletier G 1. 1 Molecular Endocrinology and Oncology Research Center, Laval University Hospital Research Center, 2705 Laurier blvd, Quebec City, Qc, Canada, G 1V 4G2 2 First Hospital of Jilin University, Changchun, China. David Poisson Paré david.poisson-pare.l @ulaval.ca Song Dong [email protected] Luu-The Van [email protected] Han Bing [email protected] Sijie Li [email protected] Guojin Liu [email protected] Labrie Fernand [email protected] Georges Pelletier georges. [email protected] Corresponding author: Dr. Georges Pelletier, Oncology and Molecular Endocrinology Laboratory, CHUL Research Center, 2705 Laurier Boulevard, Québec, Qc, Canada, G 1V 4G2 Tel: (418) 654-2296 Fax: (418) 654-27?1 E-mail: [email protected] 39 3. Résumé La sulfatase · des stéroïdes (STS) et la sulfotransferase des estrogènes (ESTIEl) sont communément exprimées dans les carcinomes mammaires. La STS et la ESTI E I maintiennent un équilibre entre les estrogènes ayant un groupement sulfate en position 3 (inactifs) et les estrogènes non conjugués (actifs), et pourraient avoir un impact sur le développement des cancers mammaires hormono-dépendants. Méthode: Nous avons étudié l'expression de la STS et de la ESTIEI dans 88 carcinomes mammaires ainsi que dans 57 tissus mammaires non malins adjacents aux carcinomes. Les résultats ont été corrélés avec l' expression tumorale des récepteurs des estrogènes alpha (ER-a) et bêta (ER-P), les récepteurs de la progestérone A (PR-A) et B (PR-B), le marqueur de prolifération CDC47, les types et les stages tumoraux ainsi que l' âge à la chirurgie. Résultats: L' expression de la STS était plus élevée dans les carcinomes que dans les tissus adjacents, quoiqu'à un niveau non significatif (p=0.064). L'expression tumorale de la STS a été associée avec l'expression de CDC47 (p < 0.05). Ces observations supportent l'hypothèse que la STS est surexprimée dans les cancers du sein et associée à un mauvais pronostic. La ESTIEI a été observée pour la première fois dans les noyaux de cellules épithéliales tumorales. L'expression de l'ESTlEl dans les cellules cancéreuses a été positivement corrélée avec ER-p (p < 0.01) ainsi que PR-B (p < 0.05), deux récepteurs stéroïdiens déjà associés avec un bon pronostic pour le cancer du sein. Conclusion: Contrôler la surexpression de la STS dans les carcinomes pourrait être un moyen d'inhiber la croissance du cancer. Les associations significatives entre la ESTIEI et ER-p et PR-B devraient être étudiées d'avantage puisque ces deux récepteurs sont des activateurs de transcription qui pourrait réguler l'expression d'enzymes protecteurs telle que la ESTlEl. 40 4. Abstract It is known that the steroid sulfatase (STS) and the estrogen sulfotransferase (EST1E1) are commonly expressed in human breast carcinomas. STS and EST1E1 combined action could maintain the equilibrium between sulfated (inactive) and unconjugated (active) estrogens, which might have effects .on development of hormone dependent breast cancer. We studied the expression of the STS and EST1E1 in 88 breast carcinomas and 57 adjacent non-malignant tissues by immunohistochemistry. The results \vere correlated with the tumor expression of estrogen receptor u (ER-u) and p (ER-P), progesterone receptor A (PR-A) and B (PR-B) and the proliferation marker CDC47, the tumoral type and stage and the age at surgery. STS expreSSIon was higher in carCInoma specimens than in adjacent normal tissues, although not to a significant level (p = 0.064) and it was positively associated with CDC47 expression (p < 0.05). These observations support the hypothesis that STS is overexpressed in breast cancer and associated with a worse prognosis. EST1E1 was observed for the first time in the nuclei of epithelial and tumoral cells. Tumor expression ofEST1E1 was positively correlated with ER-~ (p < 0.01) and PR-B (p < 0.05), two steroid receptors already associated with an improve prognosis for breast cancer. Controlling the STS overexpression in carcinomas could be a way to inhibit cancer growth. The significance of the association between EST1E1 and ER-p or PR-B should be further studied since these two receptors are transcription activators and may regulate the expression of protecti ve enzymes like EST 1E 1. ~--- 41 5. Background It is weIl documented that increased exposure to estradiol (E2), the most potent estrogen, is an important risk factor fotthe development ofbreast cancer. Approximately 95% ofbreast cancers are estrogen-dependent in their early stage, whether in premenopausal or postmenopausal women (Pasqualini 2004). However, two-thirds of breast cancers are diagnosed after menopause, when the ovarian exhaustion leads to a dramatic decrease of E2 serum levels. Interestingly, it was determined that the intratumoral E2 concentration in postmenopausal patients is however maintained at a level similar to that found in premenopausal patients (Pasqualini, Chetrite et al. 1996). This observation suggests an intratumoral biosynthesis of E2. One important feature responsible for the tumoral production of E2 is the desulfation of the inactive estrone sulfate (E1-S) by the steroid sulfatase [steryl sulfatase, EC 3.1.6.2 (STS)] , an enzyme ubiquitously expressed in many organs and particularly in breast carcinoma tissue (Pasqualini and Chetrite 2005). Estrone (E 1) is synthesized in peripheral tissues following the aromatization of androstenedione (~4-dione) and subsequently sulfated (Labrie 1991). E l-S is the most abundant circulating estrogen in postmenopausal women and its levels are 7 to Il times higher in tumor tissues than in circulation (Pasqualini, Chetrite et al. 1996). Once desulfated, Elis subsequently reduced into E2 by the 17phydroxysteroid dehydrogenases (17P-HSD) types 1, 7 and 12 (Luu-The, Tremblay et al. 2006). The presence of the 17p-HSD enzymes in breast tumor has been previously shown, supporting the potential role of the STS pathway (Labrie, Luu-The et al. 2000; Suzuki, Moriya et al. 2000; Luu-The, Tremblay et al. 2006; Song, Liu et al. 2006). STS can also convert the sulfated compound dehydroepiandrosterone (DHEA-S) in unconjugated DHEA, an inactive androgen that can be transformed in ~4-dione, the main estrogen precursor (Labrie 1991). STS can then affect E2 production at two different levels: direct transformation of conjugated estrogens in active estrogens (E l-S to El , E2-S to E2) and increase of ~4-dione, which can be subsequently aromatized into El. Previously, the expression of STS has been reported in a large proportion of breast cancer cases (Tseng, 42 Mazella et al. 1983; Evans, Rowlands et al. 1994; Saeki, Takashima et al. 1999; Suzuki, Nakata et al. 2003; Yamamoto, Yamashita et al. 2003). Furthermore, high levels of STS were linked to po or prognosis and increased risks of recurrence (Utsumi, Yo shimura et al. 1999; Miyoshi, Ando et al. 2003; Suzuki, Nakata et al. 2003). In opposition to the STS action, El and E2 can be transformed into inactive E1-S or E2-S by sulfotransferases (SUL T). So far, several SUL T enzymes have been identified, including SULTlAl , lA2, IA3 and lEI. However, the lEI enzymes, also known as estrogen sulfotransferase (ESTIEI) [EC 2.8.2.4] is the one which have the highest affinity for estrogens (Dooley, Haldeman-Cahill et al. 2000). The estrogen sulfonation is .an important feature to protect peripheral tissues from possible excessive estrogenic effect since the addition of the sulfonate group prevents the binding of the estrogen to its receptor (Falany 1997). Expression of ESTIEI has been found in normal human mammary epithelial cells (Falany and Falany 1996; Miki, Nakata et al. 2002) and in breast cancer tissue (Suzuki, N akata et al. 2003; Hudelist, Wülfing et al. 2008) where it has been associated with an improve prognosis. STS and ESTlEI combined action could maintain the equilibrium between sulfated and unconjugated estrogens, which might have effects on genesis and development of hormone dependent breast cancer. The main purpose of this study is to pro vide more information about the involvement ofthese enzymes in breast cancer. To accomplish this, we developed specific antibodies against STS and ESTlE1 that we used to analyze the expression of these enzymes in human carcinomas and adjacent normal breast tissues by immunohistochemical localization studies. To the best of our knowledge, no studies have already compared the expression of EST1E1 between breast carcinomas and adjacent normal tissues from the same patients, although such an analysis .has been already performed for the STS (Chetrite, Cortes-Prieto et al. 2000; Utsumi, Yoshimura et al. 2000; Miyoshi, Ando et al. 2003). The expression of STS and EST1El evaluated in breast carcinomas were also correlated with clinicopathological parameters such as estrogen receptor a (ER-a), estrogen receptor 43 P (ER-P), progesterone receptor A (PR-A), progesterone receptor B (PR-B) and cell division control prote in 47 (CDC47) expression as weIl as type and stage of the tumors and age and estimated menopausal status of the patients at surgery. 44 6. Material -and Methods 6. 1 Patients This study was approved by the institutional review board at the First Teaching Hospital of Jilin University and Tumor Hospital of Jilin Province, Changchun, China. This study was also approved by the ethical committee of the "Centre hospitalier de l'université Laval" (CHUL) Research Centre. Eighty-height women with primary breast cancer agreed to participate in this research project and gave us an informed consent. Patient characteristics are summarized in table 2. Menopausal status was unknown for most of the patients so it was assumed that 50-year-old patients and older were usualIy menopaused. AlI patients underwent modified radical mastectomy without any preoperative therapy at the First Hospital of Jilin University and Tumor Hospital of Jilin Province (China) during the year 2004. The samples of tumors and adjacent non-neoplastic tissues taken out at more than 5 cm from the tumors were collected at surgery from patients with a mean age of 50.9 years (range 32-73). AlI samples were fixed in 10% formol in 0.2M phosphate buffer (pH 7.4) for 24 hours. They were then dehydrated through increasing concentrations of ethanol and toluene and finally embedded in paraffine Cases (%) Age <5~ years ~50 years Missing value Tumor stage 1 45 (51.1) 42 (47.7) 1 (1.1) II III 7 (8.0) 68 (77.3) 12 (136) Missing value 1 (1.1) Histological type Infiltrating ductal Infiltrating lobular 7'8 (88.6) 4 (4.5) Others 5 (5.7) Missing value 1 (1.1) Table 2: Patient characteristics. Among the 88 adjacent tissues taken out at more than 5 cm of the tumors, 17. samples contained only fat without acini, 12 samples showed inflammation signs and 2 contained 45 only skin with sebaceous glands. These tissues were excluded while the 57 other adjacent normal tissues were included in our analysis. 6.2 Immunohistochemistry The breast carcinomàs and adjacent breast paraffin sections (5 J.!m of thickness) were first deparaffinized in toluene, hydrated and then treated with 3% H20 2 in methanol for 20 minutes in order to eliminate the endogenous peroxidase. For CDC47 and hormone receptor localization, these steps were Jollowed by a treatment for antigen retrieval, as previously described (Tacha and Chen 1994). Tissues were then incubated with commercial antibodies against CDC47, ER-a, ER-p , PR-A or PR-B (table 2). Commercial detection system kit (Covance Research Products, Inc., Dedham, Massachusetts) using the streptavidin-biotin amplification method was used afterward for the localization of CDC47 and the receptor. Finally, the antigen-antibody complex was visualized with a solution of PBS IX containing 20mg/l00ml of 3,3-diaminobenzidine and 3% H202. Nuclei were counterstained with hematoxylin. Source Catalog no. Antibody Dilution ER-a 1:1000 Santa Cruz Biotechnology, Santa Cruz (CA) SC-543 ER-~ 1: 100 Abcam (Cambridge, MA) Ab288 PR-A 1:50 Medicorp (Montréal, Canada) MS-197 PR-B 1:50 Medicorp (Montréal, Canada) MS-192 CDC-47 1:500 Medicorp (Montréal, Canada) MS-862 Table 3: List of primary antibodies. The specificity of the antiserum against ESTIEI used in this study has , been described previously (Takase, Luu-The et al. 2007). The antibody against STS was raised in New Zealand rab bits using the peptide sequence corresponding to amino acids 38-165 of the human sulfatase. It was made by exactly the same method previously used for the development ofESTIEl antibody (Takase, Luu-The et al. 2007). The antibody's specificity was verified by Westem Blot (figure 18) and by immunoabsorption immunohistochemical studies (figure 19). STS and ESTIEI antibodies were diluted 1:250 and l: 100 respectively in this study. 46 For STS and ESTIEI , no antigen retrieval was performed. Furthermore, goat anti-rabbit antibodies linked to the horseradish peroxidase were used instead of the commercial kit for STS and ESTIEI localization. The antigen-antibody complex was visualized with a solution ofPBS IX containing 20mg/IOOml of3 ,3-diaminobenzidine "and 3% H2 0 2 . Nuclei were counterstained with hematoxylin. M 85 kDa46 kDa- Figure 18: Validation of the STS antibody specificity by Western blot. Western Blot analysis ofproteins from untransfected or transfected HK293 cells stably expressing human STS (Mw : 62 kDa). The antiserum specifically reacts with the overexpressed enzyme. Figure 19: Immunoabsorption study to validate the STS specificity. A) Immunostaining with the STS antibody in human breast carcinoma. (dilution 1: 100). Positive reaction is observed in the cytoplasm of cancerous cells (c). B) Immunoabsorption of the antiserum with art excess of antigen (10- 6 M) has completely prevented immunostaining in an adjacent section. (400X) For aIl the immunohistochemical experiments, ~egative controls wete performed on adjacent sections by using commercial normal rabbit serum or normal mouse serum instead of the primary antibodies. These sections were negative (results not shown). 47 6.3 Scoring of immunoreactivity The data were generated after fuUy reviewing the complete sections of each human carcinoma and adjacent tissue. According to previous studies (Suzuki, Moriya et al. 2000 ~ Suzuki, Nakata et al. 2003), two researchers independently classified the STS and EST1E1 in three groups : <1 % positive ceUs, no immunoreactivity; 1-50% positive ceUs, 1+; more than 50% positive ceUs, 2+. Scoring of ER-a, ER-p , PR-A, PR-B and CDC47 was performed using the same classification method. The intensity of labeling was not considered due to variations in the background staining between sections. Inter-observer differences between 1+ and 2+ occurred in 17.9% of SIS cases and in 7.1 % of EST1E1 cases. This discrepancy was mainly due to the fact that the real percentage of positive ceUs was ·often located at the interstice of these two groups (around 50%). Interobserver differences between negative and 1+ or between negative and 2+ occurred in less than 5% of STS and EST1E1 cases. These differences appeared only when the staining was very weak or the background very high. Duplicates of immunohistochemistry were performed for these cases. AU the cases with different estimations between observers were discussed and reevaluated until consensus. 6.4 Statistical analyses The Chi-square (X2) test or the Fisher' s exact test were used to compare the enzyme expression between the carcinomas and the normal tissues and to assess associations between categorical variables. The association between enzyme expression and age (continuous variable) was analyzed using Spearman correlation coefficients. AU analyses were perforrned using SPSS software (Version 16.0). 48 7. Results 7.1. Expression of STS and EST1E1 Immunostaining for STS was almost exclusively cytoplasmic (figtn"e 20). It was seen in the cytoplasm of malignant cells in all the cancer cases: 31 invasive carcinomas (35.2%) were 1+ (1-50% cells stained) and 57 (64.8%) were 2+ (more than 50% stained cells). In nonmalignant adjacent tissues, STS staining was se en in the epithelial cells of both acini and ducts in 55 out of57 samples (96.5%): 28 (49.1%) were 1+ (1-50% cells stained) and 27 (47.4%) were 2+ (more than 50% stained cells). The percentage of stained cells was higher in the invasive carcinomas than in the normal adjacent tissues, although not to a significant level (p = 0.064) (figure 22A). Cytoplasmic and nuclear staining for ESTIEI (> 1% cells stained) was observed in 83 out of 88 invasive carcinomas (94.30/0): 30 (34.1 %) had between 1-50% stained cells and 53 (60.2%) had more than 50% stained cells (figure 21). ESTIEI immunoreactivity was also found in 55 out of 57 adjacent normal tissue samples (96.5%). The staining was detected in the cytoplasm and nuclei of stromal cells and epithelial cells in both acini and ducts. Among the positive tissues, 23 (40.4%) had between 1-50% stained cells and 32 (56.1 %), had more than 50% stained cells. We could not measure any significant differences ~etween the ESTIEI expression in invasive carcinomas and that observed in adjacent normal tissues (figure 22B). 49 c------ ------e 20A 20B --------e c------ 21A 21B Figure 20: Localization of STS in carcinoma (A) and in adjacent breast tissue (B). Immunostaining is observed in the cytoplasm of cancerous cells (c) (A) and in the cytoplasm of epithelial cells (e) (B). (400X) Figure 21: Localization of ESTIEI in carcinoma (A) and in adjacent breast tissue (B). Immunostaining is detected in the cytoplasm and nuc1ei of cancerous cells (c) (A) and in both the cytoplasm and nuclei of epithelial (e) and stromal cells (s) (B). (400X) 50 STS 100 90 c Cl) 80 0 "Cl) .s 70 ln 60 Cl) ln cu 50 0 40 0 "30 Cl) .c E . 20 :l 10 c -... 64,8 • Carcinoma • Normal Tissue ~ o 1 Negati\€ 1-50% >50% percentage of positive cells A EST1E1 -... c Cl) ~ Cl) .s ln Cl) ln cu 0 'to!o 0 "- Cl) .c E :l c 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 60,2 56,1 • Carcinoma • Normal Tissue Negati\€ B 1-500/0 percentage of positive cells Figure 22: STS (A) and ESTIEI (B) expression between cancer and adjacent tissue. 7.2. Expression of steroid receptors and CDC47 Immunostaining for ER-a, PR-B as weIl as CDC47 was exclusively observed in nuclei of epithelial ceIls in both non-tumoral adjacent tissues and carcinomas. Immunoreactivity for ER-~ and PR-A was also found in normal epithelial ceIls and in tumoral cells but the staining was both nuclear and cytoplasmic. 51 As previously observed, the expression of CDC47 was significantly higher in tumors than in adjacent normal tissues (p < 0.001) (Song, Liu et al. 2006). The expression of ER-a was also significantly higher in the carcinomas than in the adjacent non-malignant breast tissues (p < 0.001). For an the other receptors, we could not measure any significant differences. ER-a ER-p PR-A PR-B CDC47 Cancers Adjacent Tissues Negative 15 (17.0%) 1 (1.8%) 1-50% 28 (31.8%) 48 (84.20/0) 50%+ 45 (51.10/0) 8 (14.0%) 0.001 Cancers Adjacent Tissues 2 (2.3%) 3 (5.3%) 43 (48.9%) 21 (36.8%) 43 (48.9%) 33 (57.9%) N.S. Cancers 50 (56.8%) 31(35.2%) 7 (8.0%) Adjacent Tissues 25 (43.9%) 28 (49.10/0) 4 (7.0%) N.S. Cancers Adjacent Tissues 45 (51.1%) 26 (45.6%) 29 (33.0%) 20 (35.1%) 14 (15.9%) Il (19.3%) N.S. Cancers Adjacent Tissues 1 (1.1%) 0(0.0%) 64 (72.70/0) 57 (100%) 23 (26.1%) 0(0.0%) 0.001 P Table 4: ERs, PRs and CDC47 expression between cancer and adjacent tissues. 7.3. Correlations between STS, EST1E1, and the other parameters evaluated Correlations between STS immunoreactivity and clinicopathological parameters are sumrnarized in table 5. No significant correlations were observed between STS irnrnunoreactivity and age, histological type and tumor stage. Furthermore, there was no correlation between STS expression and the expression of ER-a, ER-p, PR-A and PR-B. A positive association was however observed between STS and CDC47 (p < 0.05) and between SIS and EST1E1 (p < 0.05). As for STS, no significant correlation between EST1E1 immunoreactivity and clinicopathological pararneters such as age, histological type and tumor stage could be observed (table 6). However, EST1E1 was positively correlated with CDC47 (p < 0.05), PR-B (p < 0.05) and particularly ER-p (p < 0.005). There was no correlation between EST1E1 expression and PR-A or ER-a. 52 STS immunoreactivityt 1-50% (n=31) 500/0+ (n=57) Type * Infiltrative ductal Infiltrative lobular 28 (99.3 %) 1 (3.3%) Others P N. S. 1 (3.3%) 50 (87.7%) 3 (5.3 %) 4 (7.00/0) II III 1 (3.2%) 23 (74.2%) 6 ( 19.4%) 6 (10.5%) 45 (78.9%) 6 (10.5%) N.S. Age* Years ( average) 51.3±8.3 50.8±9.7 N S. Menopause No (S 49-years-old) 14 (46.7%) 3 1 (54.4%) 16 (53.3%) 26 (45.7%) Negative 1-50% 50%+ 8 (25.8%) Il (35.5%) 12 (38.7%) 7 (12.3%) 17* (29.8%) 33 (57.9%) N.S. Negative 1-500/0 50%+ 1 (3.2%) 18 (58.1%) 12 (38.7%) 1 (1.8%) 25 (43.9%) 31 (54.4%) N. S. Negative 1-50% 50%+ 19 (61.30/0) 10 (32.3%) 2 (6.5%) 31 (54.4%) 21 (36.8%) 5 (8.8%) NS. Negative 1-50% 50%+ 20 (64.5%) 9 (29.0%) 2 (6.5%) 25 (43.9%) 20 (35.1%) 12 (21.1 %) NS Negative 1-50% 50%+ 1 (3.2%) 26 (83.9%) 4 (12.9%) 0(0.0%) 38 (66.7%) 19 (33.3%) <0.05 Negative 1-50% 50%+ 4 (12.9%) 14 (45.2% 13 (41.9% 1 (1.75%) 16 (28.1%) 40 (70.2%) <0.05 Stage * status*t ER-a ER-p PR-A PR-B CDC47 EST1E1 Yes (~ 50-years-old) N S. Table 5: Correlation between STS immunoreactivity and clinical parameters. (in breast carcinomas) *Histological type, tumor stage and age at surgery were unknown for one patient. t No cancer tissues were negative for STS; that's why there is no «negative» column. t Menopausal status was unknown for aIl patients. It was assume that 50-year-old patients and older were menopaused while 49-year-old and younger were not menopaused. 53 EST1E1 immunoreactivity Negative (n=5) 1-50% (n=30) 50%+ Type * Menopause status* ~ ER-a ER-~ PR-A PR-B CDC47 STS P 4 (80.0%) 0(0%) 1 (20%) 28 (93.3 %) 0(0.0%) 2 (6.7%) 46 (88.5%) 3 (5.8%) II III 0(0%) 4 (80.0%) 1 (20%) 1 (3 .30/0) 26 (86.7%) 3 (10.0%) 6 (11:5%) 38 (73.1 %) 8 (15.40/0) N.S. Years ( average) 52.4±7.8 50.7±8.6 51.0±9.8 NS No (:s 49-years-old) 2 (40%) Yes (2:: 50-years-old) 3 (60%) 15 (50%) 28 (54%) 15 (50% ) 2 4 (46% ) Stage* Age* (n~ 53) Infiltrative ductal Infiltrative lobular Others NS 3 (5.8%) N.S Negative 1-50% 50%+ 2 (40%) 2 (40%) 1 (20%) 5 (16.7%) 9 (30.0%) 16 (53.3%) 8 (15.1%) 17(32.1%) 28 (52.8%) Negative 1-500/0 50%+ 1 (20%) 1 (20%) 3 (60%) 1 (3.3%) 21 (70%) 8 (26.7%) 0(0.0%) 21 (39.6%) Negative 1-50% 50%+ 4 (80.0%) 1 (20%) 0(0%) 18 (600/0) Il (36.7%) 1 (3.30/0) 28 (52.8%) 19 (35.8%) 6 (11.3%) N.S Negative 1-50% 50%+ 3 (600/0) 2 (40%) 0(0%) 21 (70%) 7 (23.3%) 2 (6.70/0) 21 (39.60/0) 20 (37.8%) 12 (22.6%) <0.05 Negative 1-50% 50%+ 1 (200/0) 4 (80.0%) 0(0%) 0(0.0%) 26 (86.7%) 4 (13.30/0) 0(0.0%) 34 (64.2%) 19 (35.8%) <0.05 Negative 1-50% 50%+ 0(0%) 4 (80.0%) 1 (20%) o (00/0) 0(0%) 13 (24.5%) 40 (75.5%) <0.05 14 (46.7%) 13 (53.3%) NS <0.005 32 (60.4%) Table 6: Correlation between EST1E1 immunoreactivity and c1inical parameters. (in breast carcinomas) *Histological type, tumor stage and age at surgery were unknown for one patient. ~ Menopausal status was unknown for aU patients. It was assume that 50-year-old patients and older were menopaused while 49-year-old and younger were not menopaused. 54 8. Discussion The enzymes STS and EST1E1 are both involved in the intratumoral equilibrium between sulfated and unconjugated estrogens. STS generates bioactive El from E1-S while EST1E1 is responsible for the inverse reaction. 8.1. STS ln this study, aIl the invasive carcinomas were positive for STS, which is in agreement with Tseng et al. (Tseng, Mazella et al. 1983) who measured STS activity ranging from 0.2 to 4.6 nrnol/mg tissue protein per hr in 66 breast carcinomas. The percentage of positive cases that we obtained (100%) is however higher than others previously found (Evans, Rowlands et al. 1994) (89%); (Saeki, Takashima et al. 1999) (880/0); (Yamamoto, Yamashita et al. 2003) (59%); (Suzuki, Nakata et al. 2003) (74%). The inherent heterogeneity between the studied cohorts and the difference in the antibodies used may partly explain these differences. Furthermore, Yamamoto et al. have considered negative the cases with less than 10% of positive cells while we have considered negative the cases with less than 1% of positive cells (Yamamoto, Yamashita et al. 2003). Irnrnunohistochemical analyses have showed that STS expression is higher in carcinomas than in adjacent normal tissues (p = 0.064), although not to a significant level. This observation is consistent with the results reported by Utsumi et al. who found a higher STS mRNA level in breast cancers than in normal tissues adjacent to carcinomas (Utsumi, Yoshimura et al. 2000). Our results are also in agreement with those of Tseng et al. and Chetrite et al. who reported that STS activity was higher in tumors than in normal adjacent tissues. CDC47 which is implicated in DNA replication has been used to study the cell proliferation in breast cancer section (Tseng, Mazella et al. 1983; Chetrite, Cortes-Prieto et aL 2000). Since STS was positively associated .with CDC47 expression, it might be hypothesjzed that the overexpression of STS can lead to an increased estrogen-dependent proliferation of cancer. As previously reported by other groups, we did not observe any associations between STS expression and age, tumor type or tumor stage (Suzuki, Nakata et al. 2003 ; Takase, Luu- 55 The et al. 2007). On the other hand, Myoshi et al. have previously reported a positive correlation between STS mRNA levels and tumor stage (Miyoshi, Ando et al. 2003). As for other groups, we could not establish any link between STS and steroid receptor status (Evans, Rowlands et al. 1994; Saeki, Takashima et al. 1999; Suzuki, Nakata et al. 2003 ; Yamamoto, Yamashita et al. 2003). We could not compare the tumoral STS expression with tumor size or risk of recurrence because these informations were lacking for most of our cases. Other groups have found a significant positive correlation between STS levels and tumor size or a worsened prognosis (Utsumi, Yoshimura et al. 1999; Miyoshi, Ando et al. 2003 ; Suzuki, Nakat~ et al. 2003). The association between STS and the mitotic marker CDC47 that we found support the relevance of these observations. 8.2. EST1E1 In the present study, 94.3% of the carcinoma samples were positive for EST1El. This percentage is higher than those reported by Hudelist et al. (79.4%) and Suzuki et al. (44.2%) (Suzuki, Nakata et al. 2003; Hudelist, Wülfing et al. 2008). The difference in antibodies used could probably explain this discrepancy. In fact, besides the cytoplasmic localization, we have observed a strong reaction in the nuclei of both normal and cancer samples. This is of interest because the observations previously reported showed only a cytoplasmic localization of immunoreactive EST1E1 in breast cells ((Suzuki, Nakata et al. 2003; Hudelist, Wülfing et al. 2008). Nuclear EST1E1 localization has been previously found in guinea pig adrenal cortex (Whitnall, Driscoll et al. 1993) and in rat hepatocytes (Mancini, Song et al. 1992), supporting our observations that EST1E1 could have both nuclear and cytoplasmic subcellular localization. The high concentration ofEST1E1 found in breast epithelial cell nuclei suggests that this enzyme play a role in modulating the ability of estrogens to regulate gene expression. According to previous studies, high EST1E1 expression in cancer is associated with smaller tumors and a better prognosis (Suzuki, Nakata et al. 2003; Hudelist, Wülfing et al. 2008). This seems logical since, as a consequence of the ESTIEI activity, cell proliferation should 56 be inhibited following E2 inactivation. Our results are however in contradiction with these observations because EST1E1 was positively associated with CDC47 and STS expression in breast cancer (p < 0.05). It is important to keep in mind that immunohistochemical studies show only the expression of the protein and carinot give any information about the activity of the enzymes. It is possible that a high concentration of EST1E1 is produced to decrease the E2 concentration in high-grade tumors but these enzymes are not functional. Moreover, it cannot be excluded that other EST, such as EST1A1 might be involved in E2 level regulation in breast cancer'(Lehmann and Wagner 2008). A high positive association was found between EST1E1 and ER-p (p < 0.005). The involvement of ER-J3 in the development and progression of breast carcinoma cells is currently not weIl understood. Sorne groups have already observed a significant increase of EST1E1 when the tumors were ER+ (Adams, Pewnim et al. 1979), or ER+/PR+ (Pewnim, Adams et -al. 1980; Tseng, Mazella et al. 1983). Rowever, the antibodies used before the discovery of the ER-J3 subtype in 1996 by Kuiper et al. (Kuiper, Enmark et al. 1996) could probably recognize both ER-a and ER-p. There are studies indicating that ER-J3 expression is linked with smaller tumors showing lower histological grade and better disease-free and overall survival (Jarvinen, Pelto-Huikko et al: 2000; Sugiura, Toyama et al. 2007). Our observations suggest that ER-J3 can play its protective role by increasing the expression of enzymes which inactivate estrogens, such as EST1E1. This hypothesis should be further investigated. Interestingly, there was a higher percentage of positive cells for EST1E1 among invasive carcinomas expressing high PR-B level than among invasive carcinomas ·expressing lower PR-B level (p < 0.05). Ropp et al. have already determine that PR-B act as a str9ng transcriptional activator while PR-A act as a transcriptional repressor and that a high PRA:PR-B ratio is associated with a poorer diagnosis for breast cancer (Ropp, Weiss et al. 2004). According to our data, we can hypothesize that PR-B activates the transcription of protective enzymes in breast carcinomas, such as EST1 E 1. This receptor could be downregulated in the worst cases of cancer, leading to a decrease of protective enzymes like EST1E1. This hypothesis should be further investigated. Finally, PR-A and PR-B 57 expression correlated with each other in breast cancers which also support Hopp et al. who have observed the same phenomenon (Hopp, Weiss et al. 2004). 58 9. Conclusions In surnmary, we report that STS and ESTIEI are commonly expressed in human breast cancer. STS is overexpressed in carcinomas and associated with a high proliferation index. Controlling the STS overexpression could be a possible approach to decrease the hormonedependent cancer growth. We have observed for the first time a nuclear localization of ESTIEI in both normal and cancerous human mammary cells. Moreover, we have observed a positive association between two nuclear receptors, ER-p and PR-B, and the enzyme ESTIEI. These new findings should lead to further investigations about the involvement of these receptors and their relation with protective enzyme in cancer growth and development. 10. Acknowledgements The authors are grateful to Johanne Ouellet and Li Songyun for their excellent tecluiical assistance. The present study was funded by Endorecherche. 59 Chapitre III -Androgène, DHEA et développement mammaire 60 1. Avant Propos Ce chapitre présente succinctement un deuxième projet sur lequel j ' ai eu la chance de travailler. L' objectif principal de ce projet est de vérifier l' action principale de l'E2, de la DHT et de la DHEA sur la prolifération des cellules épithéliales mammaires. Le modèle utilisé est la souris ovariectomisée (afin de limiter l' action des estrogènes et des androgènes endogènes). Trois types de souris sont utilisés: des souris sauvages, des souris knock-out pour le récepteur des estrogènes alpha et des souris knock-out pour le récepteur des estro gènes bêta. Ce chapitre contient donc une brève introduction sur les androgènes ainsi que sur la création de souris knock-out. S' en suit un article scientifique rédigé en anglais qui est en fait la retranscription d' un manuscrit dernièrement soumis au « Journal of molecular histology », manuscrit toujours en attente d' une approbation finale pour la publication (en date d~ 9 novembre 2008). Cette section est donc structurée à la façon d' un article scientifique (résumé, introduction, matériel et méthodes, résultats, discussion et conclusion). Ma participation à cet article scientifique est très importante. J' ai d'abord réalisé les expérimentations immunohistochimiques permettant de déterminer l'expression de CDC47 et de AR sur l'ensemble des échantillons. J'ai également déterminé le pourcentage de cellules positives pour chaque échantillon. J'ai effectué les analyses statistiques et interprété leur signification. J'ai également rédigé le manuscrit et effectuer les corrections demandées par l' éditeur en chef du journal. D. Phaneuf a participé aux traitements des différents types de souris. C. Martel et F. Labrie ont travaillé à l'élaboration du protocole et des principales hypothèses de recherche. Finalement, Dr G. Pelletier a parti.cipé au design de l' étude, à la révision du manuscrit et à la coordination. 61 2. Les androgènes 2. 1. Information générale Al' opposé des estrogènes qui sont des hormones femelles, les androgènes sont des hormones mâles car ils stimulent et contrôlent principalement le développement des phénotypes sexuels masculins (voie génitale, caractéristiques sexuelles secondaires et fertilité) chez les vertébrés. Cependant, la notion d'hormone « mâle» devrait être revue puisque les androgènes sont également retrouvés en concentration significative chez la femme. La production ovarienne d' androgènes est même plusieurs fois supérieure à la production ovarienne d'estrogènes (Dimitrakakis, Zhou et al. 2003), quoique les estrogènes sont beaucoup plus puissants et agissent à beaucoup plus faible concentration. La classe des androgènes est composée des stéroïdes ayant 19 atomes de carbone. Les principaux androgènes bioactifs sont la testostérone et la dihydrotestostérone (DHT) (l'androgène le plus puissant). Tel que mentionné précédemment, la ~4-dione et la DHEA sont également considérés comme des androgènes par plusieurs mais ces stéroïdes ne possèdent pas d'activité androgénique suite à leur incapacité de lier les récepteurs des androgènes (AR). La ~4-dione et la DHEA peuvent cependant être transformées en androgènes bioactifs (tout comme en estrogènes bioactifs) dans les tissus périphériques (voie intracrine). La testostérone est produite à partir de i14-dione, suite à la réduction de la double liaison C::::;:Q retrouvée en C17. Cette réaction est principalement catalysée par la 17p-HSD de type 3 dans les cellules de Leydig, cellules responsables de la production d'environ 50 % de la testostérone totale chez l'homme (Suzuki, Miki et al. 2005). En périphérie (chez l'homme comme chez la femme), cette réaction est principalement catalysée par la 17p -HSD de type 5 [AKRIC3 , lOp15-14, L\4-dione ' ~ Testostérone] (une enzyme aussi connue sous les noms: « 3a- HSD de type 2 », « prostaglandin 11-ketoreductase » et « dihydrodiol dehydrogenase »). Cette enzyme est retrouvée, entre autres, dans la prostate, dans les cellules de Leydig et 62 dans la glande mammaire (Pelletier, Luu-The et al. 1999) ainsi que dans 65 à 83 % des carcinomes mammaires (Ji, Aoyama et al. 2004). La testostérone peut être transformée ensuite en DHT par les enzymes 5a-réductases de type 1 (5aRedl) [SRD5AI , 5pI5, testostérone ~ DHT]. ~ DHT] et 2 (5aRed2) [SRD5A2, 2p23 , testostérone Alors que la 5aRed2 est surtout exprimée dans la prostate et en plus faible concentration dans le foie et dans la peau, la 5aRed 1 est retrouvée dans une panoplie de tissus périphériques tels que le foie, les reins, la peau, le cerveau, la glande mammaire, etc. Il est intéressant de noter qu' un nouveau type de 5a-réductases (le type 3) vient récemment d' être caractérisé chez l'humain et qu' il aurait une implication dans l' étiologie du cancer de la prostate (Uemura, Tamura et al. 2008) o OH .. .. 1 7~H SD ~ o 5a-réductase o Ll4-dione OH o Testostérone H DHT Figure 23 : Production des androgènes bioactifs. 2.2. La dualité de l'effet des androgènes sur la glande mammaire Même si une grande partie de l'attention scientifique est tournée vers les estrogènes, il semble que les androgènes ont également un rôle important à jouer dans le développement de la glande mammaire. Les connaissances actuelles démontrent cependant une dualité importante en ce qui à trait aux effets des androgènes sur les cellules mammaires: d' une part, les androgènes peuvent provoquer une stimulation estrogénique suite à leur aromatisation en E2 dans les tissus mammaires selon la voie intracrine, mais d' autre part, les androgènes provoqueraient un effet inhibiteur sur la croissance de la glande mammaire directement via l'activation des récepteurs des androgènes. Voici quelques observation,s appuyant l' existence d' un effet inhibiteur direct des androgènes: a) Des études ont démontré que le récepteur des androgènes est exprimé dans 85 % des tissus mammaires normaux ainsi que dans 75 % à 90 % des carcinomes mammaires (Lea, Kvinnsland et al. 1989; Song, Liu et al. 2006; Gonzalez, Corte et al. 2008). La présence de 63 ces récepteurs dans les tissus mammaires est obligatoire pour que les androgènes puissent influencer directement la croissance et le développement des cellules mammaires normales et cancéreuses. Les carcinomes exprimant fortement AR sont ass~ciés à un index mitotique plus bas et à un meilleur pronostic (Suzuki, Miki et al. 2006). b) L' administration de DHT - l'androgène non aromatisable le plus puissant - cause un arrêt de la croissance et du développement des lignées de cellules cancéreuses mammaires ZR-75-1 (Poulin, Baker et al. 1988; de Launoit, Dauvois et al. 1991 ; Birrell, Bentel et al. 1995), T47-D (Birrell, Bentel et al. 1995) et MCF-7 (Ando, de Amicis et al. 2002). c) Le risque de cancer du sein est plus élevé chez les hommes ayant une déficience en androgènes associée à une dysfonction testiculaire (Thomas, Jimenez ' et al. 1992; Lobaccaro, Lumbroso et al. 1993; Karamanakos, Mitsiades et al. 2004). d) Une concentration circulante élevée d'androgènes, notamment chez des athlètes féminins s'administrant des stéroïdes androgéniques-anabolisants ou encore chez des ·transsexuelles « de-femme-à-homme » traitées durant de longue période avec des androgènes, cause une diminution marquée de la quantité de tissu glandulaire mammaire (Sapino, Pietribiasi et al. 1990; Korkia and Stimson 1997; Slagter, Gooren et al. 2006). Des études ont démontré, à l'inverse, une corrélation directe entre l'exposition à la testostérone et l'incidence du cancer du sein (Secreto, Toniolo et al. 1991; Berrino, Muti et al. 1996) ou l' augmentation de la densité mammaire (Xie, Tsao et al. 1999). Cependant, puisque la testostérone peut être directement aromatisée en E2 dans plusieurs tissus périphériques, il est impossible de déterminer si ces corrélations sont dues à une activité directe de la testostérone ou plutôt à une activité estrogénique suivant l'aromatisation. Ces limites expérimentales peuvent être évitées en utilisant la DHT (non aromatisable) plutôt que la testostérone lors d'études expérimentales. De plus, toutes les corrélations épidémiologiques sont basées sur les mesures de testostérone par radioimmuno-étalonnage qui peuvent manquer de précision lors de la mesure des bas niveaux de testostérone retrouvés chez la femme. 64 Finalement, il est important de mentionner que quelques articles rapportent une stimulation de la prolifération mammaire suite à l' administration de DHT, notamment chez les lignées cellulaires MCF-7, EFM-9 et MDA-MB-453 (Hackenberg, Hofmann et al. 1988; Birrell, . Bentel et al. 1995). Selon Birrel et al. 1995, ce phénomène s' explique par le fait que certains métabolites du pHT (p. ex. le 3a-androstane-3p ,17P-diol) possèderaient une activité estrogénique, causant une augmentation de la prolifération cellulaire VIa l' activation des ERs. 65 3. Les souris knock-out Une souris « knock-out» est une souris dont les deux allèles d' un ou de plusieurs gènes ciblés ont été remplacés génétiquement par des allèles inactifs afin d'éliminer tout simplement l' expression de ces gènes. Cette technique est connue sous les noms d' ipvalidation ou de knock-out de gènes ..L'intérêt de l' invalidation d' un gène consiste en la possibilité de déterminer son rôle et sa fonction en observant les nouveaux phénotypes résultant de l' invalidation de ce dit gène. Voici comment créer des souris knock-out: a) La première étape pour invalider un gène consiste à fabriquer un vecteur contenant une version incomplète et non fonctionnelle du gène ciblé. Ce vecteur peut être, par exemple, un plasmide bactérien contenant la région promotrice ainsi que la région en aval du gène à invalider ainsi qu'un gène rapporteur. Gène rapporteur (p.ex. Lac Z) Promoteur du gène à invalider Séquence en aval du gène à invalider Plasmide Figure 24 : Vecteur pouvant être utilisé pour invalider un gène. (Furelaud s.d.) b) L' étape suivante consiste à insérer le vecteur dans des cellules souches de souris, habituellement par électroporation (c.-à-d. , . par l'application d'impulsions électriques contrôlées afin de perméabiliser la membrane cellulaire). Le gène rapporteur situé sur le plasmide permet de détecter les cellules qui ont intégré le vecteur dans leur génome parmi toutes celles qui ne l'ont pas intégré. 66 , , li ""I f1 ;cJl - 11,1 rt't.'UIII hii,ai,\ tm humulu lÛt' r ne A Figure 25 : Création de cellules possédant un allèle knock-out. A) Le vecteur est transfecté dans les cellules souches. B) Dans certaines cellules, une recombinaison homologue à lieu; le gène reporteur est inséré à la place du gène cible. C) Les cellules ayant réalisé la recombinaison homologue sont sélectionnées grâce au gèn~ rapporteur. Abréviations: ES, Souche embryonnaire; Prom., promoteur. (Furelaud s.d.) c) Ensuite, il faut créer une première lignée de souris génétiquement modifiées. Pour ce faire, les cellules souches ayant un gène invalidé sont injectées dans le blastocèle (première cavité formée lors du développement embryonnaire) d' embryons de souris. Les embryons sont ensuite réimplantés dans des mères porteuses. A la parturition, les souris naissantes sont dites « mosaïques » car elles présentent des tissus dérivants des cellules normales et des tissus possédant l'allèle muté. Parmi les souris mosaïques, il faut ensuite déterminer lesquelles possèdent des cellules germinales provenant des cellules souches ayant l' allèle muté. d) L' étape suivante consiste à croiser les souris dont les. cellules sexuelles possèdent un allèle invalidé avec des souris sàuvages. La progéniture sera alors composée de deux types de souris : 50 % seront hétérozygotes pour le gène à invalider et 50 % seront homozygotes pour le gène normal (figure 25A). e) La dernière étape consiste alors à croiser les souris hétérozygotes entre elles. Parmi la progéniture, 50 % des souris seront hétérozygotes, 25 % seront homozygotes pour le gène sauvage et 25 % seront homozygotes pour le gène invalidé (figure 25B). 67 Souris mosaïques 50 B) 0 /0 50 0 /0 x 50 0/ 0 25 0/0 : Souris hétérozygote (un allèle normal et un allèle invalidé) Souris homozygote knock out (deux allèles invalidés) .: Souris homozygote - (deux allèles normaux) Figure 26 : Production de souris knock-out à partir de souris mosaïques. A) Une souris mosaïque dont les cellules germinales possèdent un allèle invalidé est croisée avec une souris homozygote normale (type sauvage). La progéniture résultante est composée à 50 % de souris hétérozygotes. B) Deux souris hétérozygotes sont croisées ensemble. La progéniture résultante est composée à 25 % de souris knock-out. 68 4. Article - Title and Authors Androgen receptor expression in mammary gland in wild-type, estrogen receptor a knockout and estrogen receptor P knockout female mi ce following administration of sex steroid hormones Poisson Paré D, PhaneufD, Martel C, Labrie F, Pelletier G Molecular Endocrinology and Oncology Research Center, Laval · University Hospital Research Center, 2705 Laurier blvd, Quebec City, Qc, Canada, G 1V 4G2 David Poisson Paré [email protected] Daniel Phaneuf [email protected] Céline Martel [email protected] Labrie Fernand femand.labrie@crchul. ulaval.ca Georges Pelletier georges.pelletier@crchul. ulaval.ca Corresponding author: Dr. Georges Pelletier, · Oncology and Molecular Endocrinology Laboratory, CHUL Research Center, 2705 Laurier Boulevard, Québec, Qc, Canada, G 1V 4G2 Tel: (418) 654-2296 Fax: (418) 654-2761 E-mail: [email protected] 69 5. Résumé Nous avons examiné par immunohistochimie l' effet de l'administration de trois hormones stéroïdiennes -l' estradiol (E2), la dihydrotestostérone (DHT) et la dehydroepiandrostérone (DHEA) - sur l'expression du récepteur des androgènes chez des souris ovariectomisées de type sauvage .(WT), ERaKO et ERf3KO. L ' administration de la DHT a significativement augmenté le 'nombre de cellules exprimant AR chez tous les types de souris. L' administration de l'E2 n' a eu aucun effet sur le nombre de cellules exprimant AR. L' administration de la DH~A a augmenté l' expression de AR de 195 % chez les souris WT, de 183 % chez les souris ERf3KO et de 401 % chez les souris ERaKO. De manière intéressante, le pourcentage de cellules exprimant AR était plus bas chez les souris ERf3KO que chez les souris WT, et ce, indépendamment du traitement hormonal. En conclusion, l' E2 ne semble pas moduler l'expression de AR chez les cellules épithéliales mammaires. ER-p semble jouer un rôle important dans le maintien des niveaux normaux de AR. La DHT augmente l' expression de son propre récepteur dans la glande mammaire. La DHEA augmente l'expression de AR, probablement suite à sa conversion en androgènes actifs. 70 6. Abstract We examined by immunohistochemistry the effects of a 28-day administration of two steroid hormones - dihydrotestosterone (DHT) and estradiol (E2) and a precursor of sex steroids, dehydroepiandrosterone (DHEA) - on the expression. of androgen receptor (AR) in wild type (WT), estrogen receptor (ER)a Knock-Out (ERaKO) and ERt3KO ovariectomized mice. The administration of DHT significantly increased the number of epithelial cells expressing AR in all mouse types. The administration of E2 slightly increased the expression of AR, but only in WT mice. DHEA markedly stimulated the expression of AR by 195% in WT, 183% in ERf3KO and 401% in ERaKO OVX mice. Interestingly, the percentage of AR positive cells was significantly lower in ERP KO mice when compared with WT mice, regardless of treatment. In conclusion, DHT increases the expression of its own receptor in mouse mammary gland while E2 has only a minor effect. DHEA, on the other hand, upregulates the expression of AR probably following its conversion into androgens. The presence of necessary to maintain normal AR levels in the mou.se mammary gland. ER-~ appears 7. Introduction Estradiol (E2), the most potent-natural estrogen, plays an essential role in stimulating marnrnary epithelial proliferation and breast growth at puberty and during sexual maturity. An increased length and/or level of exposure to estrogens may even lead to breast cancer (Russo and Russo 2006). As a proof of concept, the most effective drugs against breast cancer either decrease E2 biosynthesis' or block the ligand binding site of ER. E2 acts on cell function through activation of estrogen receptor (ER). Two nuclear ER subtypes have been identified: estrogen receptor a (ER-a) and estrogen receptor p (ER~P) (Kuiper, Enrnark et al. 1996). Androgen receptor (AR) is a transcriptional factor that also belongs to the nuclear receptor superfamily. AR is expressed in normal breast cells and is present in more than 75% of primary breast tumors, suggesting that it could also play a role in, the control of breast cancer proliferation (Kimura, Mizokami et al. 1993; Song, Liu et al. 2006). Unfortunately, the functional significance of AR in normal breast and in breast malignancies growth and development is poorly understood. There is an important discrepancy among the observations reported in the scientific literature. On one hand, numerous clinical observations (Sapino, Pietribiasi et al. 1990; Thomas, Jimenez et al. 1992; Lobaccaro, Lumbroso et al. 1993; Korkia and Stimson 1997; Karamanakos, Mitsiades et al. 2004; Slagter, Gooren et al. 2006) or experimentations (Dauvois, Li et al. 1989; de Launoit, Dauvois et al. 1991; Birrell, Bentel et al. 1995; Anda, de Amicis et al. 2002; Dimitrakakis, Zhou et al. 2003) suggest that androgens exert an inhibitory effect on mammary gland growth. On t~e oth~r hand, other studies have reported a significant proliferative effect on marnrnary cells following androgen administration (Hackenberg, Hofmann et al. 1988; Birrell, Bentel et al. 1995; Xie, Tsao et al. 1999; Baratta, Grolli et al. 2000). Understanding how the steroid hormones regulate AR expression in the mammary gland could bring useful information about the role played by androgens and their receptor in this tissue. Previously, itwas observed that both AR mRNA and protein were highly downregulated following dihydrotestosterone (DHT) administration in cancer cell lines 72 whereas estradiol (E2) had a slight or no effect (Hackenberg, Hawighorst et al. 1992; Hall, Tilley et al. 1992). Other groups, however, have observed an increase in the expression of AR in the rat mammary gland following the administration of testosterone (T), either alone or in combination with estradiol (E2) (Xie, Tsao et al. 1999; Wong and Xie 2001), although it is possible that T was locally aromatized into estrogens in the breast tissues. Primates including humans are the only speCles having adrenals which secrete dehydroepiandrosterone (DHEA), an inactive steroid precursor converted in peripheral tissues into both androgens and/or estrogens. Plasma DHEA-sulfate levels in women are 10 000 higher than those of T and 3 000 to 30 000 higher than those of E2, forming a significant substrate reservoir for the cells which can convert it into physiologically active sex steroids (Labrie 2006). According to previous observations, DHEA seems to have mainly an inhibiting action on mammary epithelial cell growth via its transformation into active androgens (Boccuzzi, Di Monaco et al. 1993; Li, Yan et al. 1993; Couillard, Labrie et al. 1998). However, our group has previously observed an increase in proliferation of mammary epithelial cells following the administration of DHEA to ovariectomized rats that could be reversed by the antiandrogen flutamide (Sourla, Martel et al. 1998). Note that this observation was not repeated in one of our recent studies on the effect of chronic administration of DHEA to intact female rats (Pelletier, Labrie et al. 2008) while the previous data were obtained in ovariectomized animaIs. In this report, we studied the action of E2, the non-aromatizable androgen DHT and the estrogenlandrogenprecursor DHEA on mammary gland expression of AR in ovariectomized mice. In order to evaluate the involvement of ER subtypes, ER-a and ERJ3 , in the effects of those sex steroids, we have used as an experimental model wild-type (WT), ER-a knockout (ERaKO) and ER-J3 knockout (ER{3KO) mice. AR expression was evaluated by immunohistochemistry. 73 8. Methods 8. 1. Animal treatments Female WT (25 animaIs), ERaKO (23 animaIs) and ERf3KO (21 animaIs) mice, aged of 17 to 22 weeks at start of the treatments, were used. The preparation of ERaKO and ERf3KO mice has already been described (Pelletier, Li et al. 2003). The mice were housed individually in a controlled room (temperature: 22 ± 3 oC; humidity: 50 ± 20%; 12 h light 12 h dark cycles, lights on at 7: 15 h). The animaIs had free access to tap water and a commercial pellet diet (#2018). The experiment was conducted in an animal facility approved by the Canadian Council on Animal Care (CCAC) and the Association for Assessment and Accreditation of Laboratory Animal Care (AAALAC). The study was performed in accordance with the CCAC Guide for Care and Use of Experimental AnimaIs. Independently for each type of animaIs (WT, ERaKO and ERf3KO), mice were randomized and assigned to 5 groups of 5 (WT) or 4-5 (ERaKO and ERf3KO) animaIs each as fbllowed: 1) sham-ovariectomized control (SHAM-OVX); 2) ovariectomized control (OVX); 3) OVX + DHT; 4) OVX + E2; 5) OVX + DHEA (table 7). On the first day of the study, animaIs were bilaterally ovariectomized (or SHAM-OVX) under isoflurane anesthesia. Prior to the necropsy performed on day 29 of the study, mice received a daily subcutaneous injection (27 injections in total - 0.2 ml/mouse) of the vehicle alone [5% ethanol - 0.4% methylcellulose (group 1-2)], DHT [0.1 mg/mouse (groupe 3) - DHT dose was selected following a previous dose-range study in mice (Azzi, EI-Alfy et al. 2005)], E2 [0.00005 mg/mouse (groupe 4) - Normal physiological concentration of E2 was used to determine the dose (Ivanga, Labrie et al. 2007)] or DHEA [3 mg/mouse (groupe 5) DHEA dose was selected according to the results obtained in previous rat studies (Sourla, Martel et al. 1998; Pelletier, Labrie et al. 2008) On day 29 of the study, mice under isoflurane anesthesia were exsanguinated at the abdominal aorta followed by cervical dislocation. The mammary glands were then removed and immediately immersed in a solution of 10% buffered formalin for 48 h. After fixation, 74 mammary gland tissue was dehydrated in a tissue processor and embedded in paraffin blocs. Sham-OVX OVX Controls Controls DHT E2 DHEA WT 5 5 5 5 5 ERaKO 4 4 5 4 4 ERI3KO 4* 4 4 5 4 Table 7: Mice distribution following the randomization. *One ERI3KO SHAM-OVX sample contained only adipose tissue. This sample was excluded of our analysis (3 mice left for this group). 8.2. Immunohistochemistry Mammary glands were cut in sections of 5 f.lm of thickness. They were deparaffinized in toluene, hydrated and then treated with 3% H20 2 in methanol for 20 minutes in order to eliminate the endogenous peroxidase. These steps were followed by a treatment for antigen retrieval, as previously" described (Tacha and Chen 1994). The sections were then incubated ovemight at 4°C with commercial rabbit-anti-mouse AR antibodies (Santa Cruz Biotechnology, SC-816, dilution 1:200). Commercial antibodies against ER-a and ER-p were also applied to sorne randomly chosen cases of ERaKO and ERf3KO to confirm that mice were real knockout. These cases were negative (not shown). A commercial detection system kit (Covance Research Products, Inc., Dedham, Massachusetts) using the streptavidin-biotin amplification method was used as second antibody. Finally, the antigen-antibody complex was visualized with a solution of IX PBS containing 0.2 mg/ml of 3,3-diaminobenzidine and 3% H2 0 2 . Nuclei were counterstained with hematoxylin. 75 8.3. Scoring of immunoreactivity WT and ERf3KO: About 10 acini or ducts were photographed for each mammary gland sample using light microscopy (X400). Afterwards, aU the positive and negative epithelial ceUs were count manuaUy on a computer screen and the positive-ceUs/total-ceUs ratio was calculated. One ERf3KO SHAM-OVX sample contained only adipose tissue. This sample was excluded from our analysis. ERaKO: In the adult ERaKO female, the mammary gland is undeveloped: the acini are lacking and the ducts are highly atrophied and hardly identifiable (Bocchinfuso and Korach 1997). For this reason, it was impossible to count epithelial ceUs as for WT and ERf3KO mice. Therefore, we randomly chose 10 fields (200 / 270 f.lm) for each sample and we count aU the positive ceUs, regardless of the ceU types. U sing this method, we counted mostly · stromal ceUs, sorne blood vessel ceUs and possibly sorne epithelial ceUs of unrecognizable atrophied ducts. 76 9. Results The mouse mammary gland reaches its histological and functional differentiation and maturity at the age of 3 months. The mature WT and ERf3KO mammary glands (17-22 weeks old) contained a normal-Iooking network of epithelial ducts and lobular structures. We have qualitatively noticed that ovariectomy led to a decrease in the surface covered by ducts and glands for both types of mice. Such a decrease was previously observed in wild type ovariectomized mice (Luo, Souda et al. 1998). In contrast, the ERaKO samples were devoid of any ductal structures and alveolar development. Only fibrous stroma with an inconstant amount of adipocytes was observed. Figure 27 shows, for the three types of mi ce [WT (Fig. 27A), ERf3KO (Fig. 27B) and ERaKO (Fig. 27C)] , the average percentage of epithelial cells immunoreactive for AR (WT and ERf3KO) or the average total number of AR-positive cells found in.an area of200 / 270 J.lm (ERaKO), following the different treatments applied. OVX did not influence the average percentage of epithelial cells expressing AR in both WT and ERf3KO groups when compared to intact mice. However, AR positive cell number was significantly reduced in the mammary gland of ERaKO mice following OVX (-69.4%, p < 0.001). Administration of a daily dose of 0.1 mg of DHT to OVX mice significantly increased the percentage of cells expressing AR in comparison with the OVX 'controls [+247.7%, p<O.OOl (WT); +314.7%, p<O.OOl (ERf3KO)] and the absolute number of cells expressing AR [+332.2%, P < 0.001 (ERaKO)]. At the daily dose of 0.05 J.lg, E2 slightly increased the percentage of immunoreactive epithelial cells for AR in the mammary gland of OVX WT mice (+ 17.8 %, p < 0.05), while it caused no significant effect on AR expression in ERPKO or ERaKO mice. 77 Following DHEA administration, AR expression in the marnrnary gland of the three types of mice was significantly enhanced in comparison with the OVX controls [+ 194.8%, p < 0.001 (WT); + 182.6%, p < 0.001 (ERPKO); +400.7%, P < 0.001 (ERaKO)]. A) wild type 60 B) ERl3KO ###*** ~ ### *** 50 "$ 0 50 :! :! 'wa 40 'wa 40 ] ] * · 53 ,93 . "$ 0 : 45 ,67 ' 20 :! ~ ' 45 ,21 . 20 ~ w ~ w ~ ~ 30 1/1 "$ 0 ... *** ~ 30 :! ] ### ;; ~ 11/1 ###*** 1/1 1/1 ~ 60 ~ 10 . 18,51 . Il. 30 ,83 ~ . 21 ,78 ~ . 15,46' 10 13,29 Il. 0::: 0::: c( c( [ Intact] Controls DHT E2 [Intact] DHEA [OVX] C) ERaKO ### 18 16 ../ .../ . •• / :1 o ~ .. ../ ../ .. ...... ..../ .. ...,/". ,/" E 14 *** 12 ~ .. ....../ .. / ••/ .../". .... .. .. . .... .. .. .. .. ••j • / . ,/" ,/" ,/". ,/" ,/" ,/" ,/" ,/" ,/". ,/" ,/" ,/" .. ../ .... .. .. .. . / ,/" ,/" ,/" ,/" ,/" ,/". .5 10 1/1 • •/ .. . ../ .. ..,/" ,/" ,/". "$ ../ ..../ .. ..,/" ,/" ,/". 1 .~~~. 8 ~ ~';4', ~7~~ .. ..../ ....// ../ ..../ ../ ....../// ....// ### . ... ... ,/" ,/" ,/". ~~@ 2 ...... ...... ....../ ......// ..../ '..../ ....// ..../ ....// ....// .. .. ....// ..../ ,/" ,/" ,/". ,./ ./ ./ ••j / / / ••/ ••/ , • /' ,/" ,/" ~ ~~~ ~~~ ~~~ ~ / / / / . ... . . [Intact] [ OVX] Figure 27: Effect of hormonal treatments on AR expression. For WT (A) and ERf3KO (B) mice, the percentage of epithelial cells expressing AR was measured. For ERaKO (C) mice, the absolute number of cells expressing AR in 200/270 Jlm area was counted. (*, P < 0.05 ; ***, P < 0.001 vs. OVX controIs; #, P < 0.05; ###, P < 0.001 vs. intact mice). For each group of mice, the average percentage of epithelial cells positive for AR was lower in ERPKO mammary glands when compared to WT mammary glands although not to a significant level for the OVX+DHT groups. [-28.1 %, p < 0.05 (SHAM-OVX); -29.7%, 78 p<0.05 (OVX); -16.1%, p<0.08 (OVX+DHT); -74.8%, p<O.OOl (OVX+E2); -32.6%, P < 0.05 (OVX+DHEA)] (Fig. 28). 1 D WT 0 ERbKO 1 60 *** ~ 50 Ci) o ~ Ci) .J: ~ 40 w ~ o 1- ~ 30 Ci) o ni Ci) , ;; 20 oc. w . Q) > Oc;; o a.. 10 Il:: « [ Intact] Controls [OVX] DHT E2 DHEA Figure 28: Comparison of the AR expression between WT and ERJ3KO mice. (*, P < 0.05 ; ***, P < 0.001) 10. Discussion Our results strongly suggest that ER-p is involved in the modulation of AR expression in the mouse mammary gland. In the intact and 'O VX control groups, AR levels were 28.1 % and 29.7% lower in the ERf3KO mammary gland than in the WT mammary gland, respectively. Furthermore, the gap in the AR expression between these two groups became especially pronounced when E2, the main ER-p ligand, was administrated (74.8% more AR 'expression in the WT mammary gland cells than in the ERPKO mammary gland cells). 79 Previous reports show that AR is correlated with ER expression in cancer celllines (Hall, Tilley et al. 1992) ane! in primary breast cancer (Ogawa, Hai et al. 2008). According to our results, we hypothesized that these correlation are more related to ER-~ than to ER-a. In the future, we suggest that the groups which study AR expression in breast cancer consider ER-a and ER-~ as two different clinicopathological parameters. Furthermore, previous studies have demonstrated that ER -~ expression is linked with smaller tumors showing lower histological grade and better disease-free and overall survival (Jarvinen, PeltoHuikko et al. 2000; Sugiura, Toyama et al. 2007). Our observations suggest that ER-~ , could increase the AR level in breast epithelial cells, increasing by the same time the inhibitory response of androgen on cell proliferation. DHT was shown to significantly increase the numb~r of cells expressing AR in aIl the types ofmice (247.7%, WT; 314.7%, E~KO; 332.2%, ERaKO). These results are in agreement with the findings of Xie et al. who measured an increase of AR in t~e rat mammary gland following T administration (Xie, Tsao et al. 1999; Wong and Xie 2001) but different from other groups which reported a decrease in AR receptor following androgen treatment in human breast cancer cells (Hackenberg, Hawighorst et al. 1992; Hall, Tilley et al. 1992). It is possible that the androgen regulation of AR could be different .between species. E2 increased slightly the percentage of epithelial cells positive for AR in the WT mice, but had no effect on the expression of AR in the ERaKO and ERf)KO mammary gland, suggesting an involvement of both ER types in the effect of E2. The mammary expression of AR increased in aIl the mice which received DHEA (+194.8%, WT; +182.6%, ERPKO; +400.7%, ERaKO). Because DHT had an important positive effect on the AR expression, we could reasonably submit the hypothesis that DHEA could stünulate the expression of AR via its transformation into androgens. 80 11. Conclusion In summary, we report that ER-p exerts a positive influence in the expression of AR in the mouse mammary gland. The potent androgen DHT increases the expression of its own receptor in mammary gland while the potent estrogen E2 had a minor effect and only in WT mice. Finally, DHEA upregulates the expression of AR in mammary gland probably following its conversion into androgens. 81 12. Acknowledgement The authors are grateful to Genome Canada and Genome Quebec which suppo.rted the present study. 82 Conclusion Le cancer du sein est la maladie maligne la plus fréquemment diagnostiquée chez la femme à travers le monde. Au Canada, une femme sur neuf risque d'avoir un cancer du sein au cours de sa vie et une femme sur vingt-huit en mourra. Ces simples statistiques démontrent avec éloquence l' impératif de comprendre et de traiter cette terrible maladie. Les deux études arborées tout au long de ce mémoire avaient pour but de documenter certains aspects de la régulation hormonale contrôlant les fonctionnements normaux et malins de la glande mammaIre. La première étude a permis d' exposer la complexité de la régulation des estrogènes actifs par le système de sulfoconjugaison dans le cancer du sein. Nous avons observé par immuhistochimie que la STS et la ESTIEI sont toutes deux couramment exprimées dans le cancer du sein et que ces enzymes sont surexprimées dans le cancer par rapport aux tissus normaux adjacents. Nous avons également constaté que l' enzyme ESTIEI est positivement corrélée avec ER-p et PR-B, deux récepteurs associés à un meilleur pronostic pour le cancer du sein. Nous avons toutefois identifié plusieurs limites à cette étude_: petite taille de l' échantillon, méthode immunohistochimique qui ne tient pas compte de l' activité des enzymes, marquage difficile à quantifier (semi-quantitatif), informations manquantes (survie, statut de la ménopause, traitements hormonaux). Cependant, les corrélations observées démontrent clairement qu' une reprise de cette étude avec un plus grand échantillon et une méthode plus facilement quantifiable serait appropriée. La deuxième étude ne portait pas directement sur le cancer mais sur la régulation du récepteur des androgènes dans la glande mammaire. Cette étude est importante puisque les androgènes sont présents chez la femme et auraient possiblement un rôle anti-prolifératif dans les cellules mammaires normales et/ou cancéreuses. En utilisant des souris exposées à différents traitements hormonaux, nous avons constaté que ER-p est important pour maintenir des niveaux normaux de AR. Il serait intéressant de vérifier s'il existe une corrélation entre les récepteurs ER-p et AR dans la glande mammaire humaine et dans- le cancer du sein. Le maintien de niveau de AR pourrait expliquer en partie les résultats 83 antérieurs qui démontrent que les tumeurs ER-~-. ER-~+ sont moins agressives que les tumeurs La DHEA et la DHT augmentent également les niveaux de AR. L' utilisation de ces hormones dans le traitement du cancer serait une autre piste à explorer. En conclusion, ces études ont permis d' augmenter un peu plus la documentation existante sur le cancer' du sein. Au-delà des observations et des résultats que nous avons obtenus, ces deux études auront permis de favoriser les discussions entre les différents intervenants travaillant au sein - j eu de mots facile! - de notre laboratoire (professeurs, assistants à la recherche, collègue~ étudiants), mais égale~ent avec des collaborateurs d'autres pays (collègues français et chinois) ainsi qu' avec des membres de la communauté scientifique internationale lors de différentes conférences. Que la recherche continue! 84 Bibliographie Adams, J. , T. Pewnim, et al. (1979). "A correlation between estrogen sulfotransferase levels and estrogen receptor status in human primary breast carcinoma." Cancer Res 39: 51245126. Ando, S., F. de Amicis, et al. (2002). "Breast cancer: from estrogen to androgen receptor." Mol Cell Endocrinol193: 121-128. Azzi, A. , M. EI-Alfy, et al. (2005). 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