Rôle de l’oncoprotéine CBFβ-SMMHC dans la régulation génétique et épigénétique

par Gaëlle Cordonnier

Thèse de doctorat en Hématologie et oncologie

Sous la direction de Elizabeth Macintyre.

Soutenue le 14-11-2017

à Sorbonne Paris Cité , dans le cadre de École doctorale Hématologie, oncogenèse et biothérapies (Paris) , en partenariat avec Université Paris Descartes (1970-2019) (établissement de préparation) .

Le président du jury était Hana Raslova.

Le jury était composé de Elizabeth Macintyre, Hana Raslova, Estelle Duprez, Mary Callanan, Claude Preudhomme, Jérôme Tamburini-Bonnefoy.

Les rapporteurs étaient Estelle Duprez, Mary Callanan.


  • Résumé

    L’hématopoïèse est un processus complexe et extrêmement régulé qui permet la production de l’ensemble des cellules sanguines à partir de cellules souches. Différents acteurs interviennent dans cette régulation et une altération de l’un ou plusieurs de ces régulateurs est souvent à l’origine de leucémies. L’un des acteurs majeurs de cette régulation est le complexe Core Binding Factor (CBF), particulièrement touché dans ces hémopathies. Ce facteur de transcription se compose de la sous-unité CBFβ et d’une sous unité variable RUNX, (habituellement RUNX1 dans l’hématopoïèse). Dans la leucémie aiguë myéloïde 4 à composante éosinophile (LAM4 Eo), le gène CBFβ est retrouvé fusionné au gène MYH11, entraînant la formation d’un gène chimérique codant pour l’oncoprotéine de fusion CBFβ–SMMHC. Cette version altérée du complexe CBF a pour caractéristique de séquestrer RUNX1 dans le cytoplasme et de déréguler l’expression des gènes cible du complexe via diverses mécanismes. Elle est en effet capable d’inhiber l’expression génique par le recrutement d’inhibiteurs transcriptionnels mais a également récemment été décrite comme liée au promoteur de gènes actifs. Ces dérégulations entraînent une altération de la différenciation et/ou une apoptose chez différents progéniteurs hématopoïétiques via divers mécanismes particulièrement étudiés chez la souris. Chez l’homme, les processus oncogéniques par lesquels CBFβ–SMMHC altère la différenciation et induit la leucémogénèse restent cependant peu décrits. Au moyen de deux modèles humains : une lignée ME-1 inductible pour l’inhibition de l’expression de l’oncoprotéine et des blastes leucémiques de patients atteints de LAM4 Eo dérivés de xénogreffes murines, nous avons découvert un nouveau composant cellulaire dérégulé par CBFβ–SMMHC ainsi qu’un nouveau partenaire d’interaction. En effet, dans un premier temps, ce travail révèle que l’oncoprotéine a des effets complexes sur la biogenèse des ribosomes aux niveaux génomique et post-transcriptionnel. Nous avons montré que CBFβ–SMMHC fixe le promoteur des gènes ribosomiques et active leur transcription. Nous avons également observé un niveau d’expression de ces gènes, supérieur dans les LAM dites de type CBFβ–SMMHC comparées aux autres sous-groupes de LAM. Dans la lignée ME-1 cette activation de la transcription ne se traduit cependant pas par une augmentation du contenu cellulaire en ribosomes, expliqué en partie par une maturation du précurseur des ARN ribosomiques moins efficiente en présence de l’oncoprotéine. Dans un second temps nous avons observé que CBFβ–SMMHC interagit directement avec la protéine Polycomb RING1B et BMI1 sous-unité du complexe de répression des gènes PRC1. L’inhibition de CBFβ–SMMHC entraînant une augmentation du niveau de fixation globale de RING1B sur l’ensemble du génome. Nous pensons que de cette altération du niveau de fixation de RING1B induite par CBFβ–SMMHC, découle la dérégulation de nombreux gènes impliqués dans diverses voies ou mécanismes critiques de l’hématopoïèse. Nous avons ainsi mis en lumière deux nouveaux mécanismes oncogéniques médiés par l’oncoprotéine CBFβ–SMMHC ouvrant de nouveaux horizons pour de potentielles cibles thérapeutiques.

  • Titre traduit

    Role of the CBFβ-SMMHC oncoprotein in the genetic and epigenetic regulation


  • Résumé

    Haematopoiesis is a complex process allowing the production of all mature blood cells from stem cells. This process is highly regulated at the transcriptional level, and perturbation of normal transcriptional regulation may cause leukaemia. One of the major actors of this regulation is the Core Binding factor (CBF) complex, which is frequently subject to genetic alteration in leukaemia. This transcription factor consists of a constant CBFβ subunit and a variable RUNX subunit, usually RUNX1 in haematopoiesis. In acute myeloid leukemia 4 with eosinophilic component (AMLM4 Eo), the CBFβ gene is fused to the MYH11 gene, leading to the formation of a chimeric gene encoding the CBFβ–SMMHC oncoprotein. This altered version of the CBF complex sequesters RUNX1 into the cytoplasm, and deregulates wild type CBF target gene expression though diverse mechanisms. While CBFβ–SMMHC can inhibit gene expression by recruiting transcriptional inhibitors, it has also recently been described to bind and activate certain gene promoters. The mechanisms by which these deregulations lead to an alteration of the differentiation and/or an apoptosis of diverse hematopoietic progenitors is best characterised in murine models. In humans, the oncogenic processes by which CBFβ–SMMHC alters differentiation and induces leukaemogenesis remain unclear. Using two human cellular models, namely (i) an ME-1 cell line containing an inducible shRNA directed against the CBFβ- MYH11 fusion transcript and (ii) Patient-derived AML M4Eo murine xenografts, we describe two novel activities of CBFβ–SMMHC. Firstly, we discovered that the oncoprotein has complex effects on ribosome biogenesis at both the genomic and post-transcriptomic levels. We found that CBFβ–SMMHC binds ribosomal gene promoters and activates their transcription, which was corroborated by the observation of higher ribosomal gene expression in human AML M4Eo, compared with other AML subgroups. In the ME-1 cell line this transcriptional activation did not lead to the higher cellular ribosome content, which was explained in part by decreased efficiency of ribosomal RNA maturation in the presence of the oncoprotein. Secondly, we found that CBFβ–SMMHC interacts directly with RING1B and BMI1 protein subunit of the Polycomb gene repression complex PRC1. Depletion of CBFβ–SMMHC lead to increased global binding of RING1B to the genome, resulting in deregulation of numerous genes that are critical for normal haematopoietic differentiation. We have therefore highlighted two new oncogenic mechanisms mediated by the CBFβ–SMMHC oncoprotein, therefore opening new avenues to investigate potential therapeutic targets.

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