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Next Generation Sequencing --- Pharmacogenetics --- genomics --- NGS technology --- RNAseq applications --- sequencing

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artificial intelligence --- NGS - next generation sequencing --- non-invasive prenatal testing (NIPT) --- WGS - whole-genome sequencing --- WES - whole-exome sequencing

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Breast cancer affects one in nîne Belgian women. ln Western societies, it is the most common cancer in women. ln some families, the risk of developing breast cancer is higher than the average risk. This risk is increased by the number of first degree relatives who have been affected. Among the predisposing mutations of genes .in cancer, the best known are those on the BRCAl and BRCA2 genes, bath tumor suppressors. Other genes have also been identified: TP53, PTEN, CHEK2, PALB2... Due to the limit of sequencing techniques, only mutations in a small number of genes could previously be explored. Consequently, BRCA1 and BRCA2 were mostly the only genes explored when the family and personal history of the patient was consistent with a hereditary predisposition ta breast cancer. Currently, Next-Generation Sequencing (NGS) allows simultaneous screening of several genes. ln order to write this dissertation, 1 took part in the NGS-Breast study led by Pr François Duhoux, an oncologist specializing in breast cancer at Cliniques universitaires Saint-Luc. The aim of this study is to discover new mutations in genes predisposing ta breast cancer through next-generation sequencing. Patients included in the study all have a personal and family history suggestive of hereditary predisposition ta breast cancer but no identified mutation in the BRCA1 and BRCA2 genes. Currently, 154 patients agreed to participate in the study. BOADICEA is software allowing ta calculate the a priori risk of being a BRCA1 or BRCA2 mutation carrier and the risk of developing a second breast cancer. The DNA of 60 patients was screened by NGS. For 4 patients, no genetic mutation could be detected among the 236 genes studied. For the other 56 patients, we identified several mutated genes. Overall, these genes are involved in DNA repair. These are in other words 'tumor suppressor' genes. .The 60 patients were initially sorted according to their probability of being mutation carriers, with a cut-off of 10%. lt appears that the patient characteristics differ between the two groups regarding the proportion of HER2 + tumors (20% for the "<10%" vs 2.86% for the ";, 10%"), and the rate of development of second breast cancer (4% for the "<10%" vs. 42.9% for the "; 10%").Secondly, we observed that the group of patients who developed a second cancer and / or have a residual risk of developing a second one greater than 20% have an average age at diagnosis significantly lower than other patients (40.6 years vs 50.9 years) .Among the mutated genes highlighted by NGS, 1 chose to focus my attention on those patients whose a priori risk to be mutation carriers exceeded 10% and those found in patients who have a risk of developing a second breast cancer( 20% and / or who have already developed a second one. Overall, the most frequently mutated genes found are involved in DNA repair, such as PALB2, the family of DNA polymerases ( POLD, POLB, POLE) or the MSH family ( MSH2, MSH6). ln the scientific literature, it appears that the mutation of these genes predisposes ta the development of cancers .For example, mutations in MSH2/6 are known in Lynch syndrome and amplify the risk of colorectal cancer, but they do not predispose ta breast cancer. A mutation in PALB2, partner of BRCA2 increases the risk of breast cancer and preventive monitoring should be considered for women who carry a mutation on this gene. This work confirms the hypothesis that defective DNA repair promotes malignant transformation of breast cells. This information is not only useful for the prevention but also for the developments of repair are affected, genomic instability ensues and induces cell death. For example, PARP inhibitors, and new treatments exploiting the principle of "synthetic lethality": when two parallel pathways of DNA such as olaparib, are quite effective in patients with breast cancer carrying a mutation in BRCA1 orBRCA2. This might also apply to the carriers of mutations in other tumor suppressor genes, such as the patients included in the NGS-Breast study. Le cancer du sein touche une femme belge sur 9. Dans les sociétés occidentales, il s'agit du cancer le plus fréquent chez la femme. Dans certaines familles, le risque de développer un cancer du sein est plus élevé. Ce risque est augmenté par le nombre d'apparentées au 1" degré qui ont été atteintes. Parmi les mutations des gènes prédisposant au cancer du sein, les plus connues sont celles des gènes BRCAl et BRCA2, tous deux suppresseurs de tumeurs. D'autres gènes ont également été mis en évidence : TP53, PTEN, CHEK2, PALB2,...La limite des techniques de séquençage obligeait auparavant à ne rechercher des mutations que sur un nombre restreint de gènes. Dès lors, BRCAl et BRCA2 étaient la plupart du temps les seuls gènes explorés lorsque l'histoire familiale et personnelle de la patiente faisait suspecter une prédisposition héréditaire au cancer du sein. Actuellement, le séquençage de nouvelle génération (NGS pour Next Generation Sequencing) permet de cribler plusieurs gènes en même temps. Dans le but de rédiger ce mémoire, j'ai participé à l'étude NGS-Breast dirigée par le Pr François Duhoux, oncologue spécialisé dans les cancers du sein aux Cliniques universitaires Saint-Luc. L'objectif est de découvrir des mutations sur de nouveaux gènes de prédisposition au cancer du sein grâce au séquençage de nouvelle génération. Les patientes incluses dans l'étude ont toutes une histoire personnelle et familiale évoquant une prédisposition héréditaire au cancer du sein mais aucune mutation n'a été identifiée sur les gènes BRCAl et BRCA2. Actuellement, 154 patientes ont accepté de participer à l'étude. Grâce au programme BOAOICEA, le risque a priori d'être porteuse de mutation sur les gènes BRCAl ou BRCA2 et le risque de développer un 2ième cancer du sein ont pu être calculés pour chacune d'entre elles. L'ADN de 60 patientes a été criblé par le NGS. Pour 4 patientes, aucune mutation génétique n'a pu être mise en évidence parmi les 236 gènes étudiés. Pour les 56 autres patientes, on relève plusieurs gènes mutés. De manière globale, la plupart d'entre eux sont impliqués dans la réparation de l'AON. Ce sont autrement dit des gènes « suppresseurs de tumeurs ».Les 60 patientes ont été dans un premier temps triées selon leur probabilité d'être porteuses de mutations avec un eut-off de 10%. Il en ressort que les caractéristiques des patientes diffèrent entre les 2 groupes en ce qui concerne la proportion de tumeurs HER2+ (20% pour les « <10% » vs 2,86% chez les « ≥10% »), et le taux de développement de 2ième cancer du sein (4% pour les « <10% » vs 42,9% pour les « 2'.10% »).Secondairement, on peut remarquer que le groupe de patientes qui ont développé un 2ième cancer et/ou qui ont un risque résiduel d'en développer un supérieur à 20% ont une moyenne d'âge au diagnostic significativement plus faible que les autres patientes (40,6 ans vs 50,9 ans).Parmi les gènes mutés mis en évidence par le NGS, j'ai choisi de porter mon attention sur ceux des patientes dont le risque a priori d'être porteuses de mutations dépasse 10% et sur ceux mis en évidence chez les patientes qui ont un risque de développer un 2' cancer du sein >20% et/ou qui en ont déjà développé un 2'. De manière globale, les gènes mutés les plus fréquemment retrouvés sont impliqués dans la réparation de I'ADN tels que PALB2, la famille des ADN polymérases ( POLO, POLB, POLE) ou la famille MSH ( MSH2, MSH6). Dans la littérature scientifique, il ressort que la mutation de ces gènes prédispose au développement de cancers. Par exemple, MSH2/6 mutés sont bien connus dans le syndrome de Lynch et amplifient le risque de cancer colorectal, mais ils ne prédisposent pas au cancer du sein. Une mutation sur PALB2, partenaire de BRCA2, augmente le risque de cancer du sein et un suivi préventif devrait être envisagé pour les femmes porteuses d'une mutation sur ce gène. Ce travail confirme l'hypothèse selon laquelle une réparation défectueuse de l'ADN favorise la transformation cancéreuse des cellules mammaires. Cette information n'est pas seulement utile pour la prévention mais également pour le développement de nouveaux traitements exploitant le principe de « létalité synthétique » : lorsque 2 voies parallèles de réparation de l'ADN sont affectées, une instabilité génomique s'ensuit et se poursuit pour la mort cellulaire. Par exemple, les inhibiteurs de PARP, tel que l'olaparib, se montrent assez efficaces chez les patientes atteintes d'un cancer du sein et porteuses d'une mutation sur BRCAl ou BRCA2. Peut-être cela s'applique-t-il aussi aux porteuses de mutations d'autres gènes suppresseurs de tumeur, telles que les patientes incluses dans l'étude NGS-Breast ?

Breast Neoplasms --- High-Throughput Nucleotide Sequencing

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Science: general issues --- Pharmacology --- Next Generation Sequencing --- Pharmacogenetics --- genomics --- NGS technology --- RNAseq applications --- sequencing

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