Emergence et régulation de la hiérarchie cellulaire dans un modèle de tumeur neuro-développementale chez la Drosophile

Emergence and regulation of cell hierarchy in a Drosophila model of neuro-developmental tumor

• Auteur / Autrice : Sara Genovese
• Direction : Cédric Maurange
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie du developpement
• Date : Soutenance le 13/12/2018
• Etablissement(s) : Aix-Marseille
• Ecole(s) doctorale(s) : École Doctorale Sciences de la vie et de la santé (Marseille)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de Biologie du Développement de Marseille (IBDM)
• Jury : Président / Présidente : Julien Royet
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Krzysztof Jagla
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Silvia Fre, Angela Giangrande
• DOI : 10.70675/24b26aacz0695z428az8d33z662de847c8f3

Mots clés

Mots clés contrôlés

Cellules souches neurales

Interactions ARN-protéine

Cellules cancéreuses

Mots clés libres

.

Hierarchical tumors

Cancer stem cells

RNA-Binding proteins

Drosophila Neural stem cells

Résumé

Dans les tumeurs hiérarchiques, les cellules souches du cancer (CSC), au sommet de la hiérarchie tumorale, peuvent s'auto-renouveler et se différencier en progéniteurs amplificateurs transitoires (TAP) avec un potentiel d'auto-renouvellement limité. Au cours du développement, les cellules souches neurales de Drosophile, appelées neuroblastes (NB), expriment en séquence deux protéines antagonistes se liant à l'ARN, Imp et Syncrip (Syp), qui respectivement favorise et réprime l'auto-renouvellement des NB. La perturbation de mécanismes de division asymétrique des NB peut générer leur amplification illimitée induisant de véritables tumeurs. À l’aide d’une analyse clonale et de modélisations mathématiques, nous avons démontré que les progéniteurs Imp+ dans les tumeurs agissent comme des cellules semblables aux CSC, capables de se renouveler indéfiniment et de se différencier en progéniteurs Syp+, qui, à l’instar des TAP, ont un potentiel d’auto-renouvellement limité et une forte tendance à entrer en quiescence. De plus, nous avons démontré que les tumeurs du NB suivent une organisation hiérarchique rigide dans laquelle la transition Imp-Syp est irréversible. Fait intéressant, en utilisant l’analyse transcriptomique, nous avons constaté que la transition Imp à Syp dans les NB de tumeurs induit une régulation négative des gènes glycolytiques et respiratoires, épuisant vraisemblablement la capacité de croissance et d’auto-renouvellement des progéniteurs Syp+. La conservation frappante de ces protéines de liaison à l'ARN ouvre la possibilité passionnante que des hiérarchies analogues puissent exister dans les cancers humain.

In hierarchical tumors, cancer stem cells (CSCs), at the top of the tumor hierarchy, can self-renew and differentiate in transient-amplifying progenitors (TAPs), with a limited self-renewal potential. Understanding the molecular mechanisms that drive tumor hierarchy and heterogeneity is crucial to develop effective therapies to eliminate CSCs. During development, Drosophila asymmetrically-dividing neural stem cells, called neuroblasts (NBs), sequentially express two antagonistic RNA-binding proteins, Imp and Syncrip (Syp), that respectively promote and repress NB self-renewal. Genetic perturbation of NB asymmetric division cause NB amplification and malignant tumors. By using lineage tracing, clonal analysis and stochastic mathematical modeling of tumor growth, we demonstrated that Imp+ progenitors act as CSCs. They are able to self-renew endlessly and differentiate in Syp+ progenitors, that have a limited self-renewal potential and the high tendency to undergo quiescence. NB tumors follow a rigid hierarchical organization, where the Imp-to-Syp transition is irreversible. Hence, Syp+ progenitors cannot revert to an Imp+ malignant state. Transcriptomic analysis revealed that the Imp-to-Syp transition in tumors induces a downregulation of glycolytic and respiratory genes that exhausts the growth and self-renewing potential of Syp+ progenitors. The striking conservation of these RNA-binding proteins opens the exciting possibility that analogous Imp-Syp hierarchies may exist in human cancers.