Muscle-invasive bladder carcinoma (MIBC) constitutes a heterogeneous group of tumors with a poor outcome. Molecular stratification of MIBC may identify clinically relevant tumor subgroups and help to provide effective targeted therapies. From seven series of large-scale transcriptomic data (383 tumors), we identified an MIBC subgroup accounting for 23.5% of MIBC, associated with shorter survival and displaying a basal-like phenotype, as shown by the expression of epithelial basal cell markers. Basal-like tumors presented an activation of the epidermal growth factor receptor (EGFR) pathway linked to frequent EGFR gains and activation of an EGFR autocrine loop. We used a 40-gene expression classifier derived from human tumors to identify human bladder cancer cell lines and a chemically induced mouse model of bladder cancer corresponding to human basal-like bladder cancer. We showed, in both models, that tumor cells were sensitive to anti-EGFR therapy. Our findings provide preclinical proof of concept that anti-EGFR therapy can be used to target a subset of particularly aggressive MIBC tumors expressing basal cell markers and provide diagnostic tools for identifying these tumors.

Extracting relevant information from large-scale data offers unprecedented opportunities in cancerology. We applied independent component analysis (ICA) to bladder cancer transcriptome data sets and interpreted the components using gene enrichment analysis and tumor-associated molecular, clinicopathological, and processing information. We identified components associated with biological processes of tumor cells or the tumor microenvironment, and other components revealed technical biases. Applying ICA to nine cancer types identified cancer-shared and bladder-cancer-specific components. We characterized the luminal and basal-like subtypes of muscle-invasive bladder cancers according to the components identified. The study of the urothelial differentiation component, specific to the luminal subtypes, showed that a molecular urothelial differentiation program was maintained even in those luminal tumors that had lost morphological differentiation. Study of the genomic alterations associated with this component coupled with functional studies revealed a protumorigenic role for PPARG in luminal tumors. Our results support the inclusion of ICA in the exploitation of multiscale data sets.