Impact des mutations d'un modificateur chromatinien dans le développement du cervelet et le médulloblastome de groupe Sonic Hedgehog

par Audrey Mercier

Thèse de doctorat en Aspects moléculaires et cellulaires de la biologie

Sous la direction de Olivier Ayrault.

Soutenue le 07-12-2018

à Paris Saclay , dans le cadre de Cancérologie : biologie - médecine - santé , en partenariat avec Signalisation normale et pathologique : de l'embryon aux thérapies innovantes des cancers (laboratoire) , Deutsches Krebsforschungszentrum (Heidelberg) (laboratoire) et de Université Paris-Sud (établissement opérateur d'inscription) .

Le président du jury était Simon Saule.

Le jury était composé de Olivier Ayrault, Simon Saule, Emmanuelle Huillard, Pierre-Antoine Defossez, Anne Plessis.

Les rapporteurs étaient Emmanuelle Huillard, Pierre-Antoine Defossez.


  • Résumé

    Le médulloblastome (MB), une tumeur formée à partir du cervelet en développement, est l’un des cancers pédiatriques malins les plus fréquents. Des profils d’expression géniques ont montré l’existence de quatre groupes distincts de MB qui présentent des profils moléculaires et des pronostics différents. Parmi ces groupes, l’un d’entre eux est caractérisé par une activation de la voie de signalisation Sonic Hedgehog (SHH). Ce groupe de MB provient des précurseurs de neurones en grain lors du développement cérébelleux. Les traitements actuels comprennent la chirurgie, la chimiothérapie ainsi que la radiothérapie, ce qui a pour effet d’altérer les capacités cognitives et sociales des survivants. Ainsi, des efforts considérables ont été mis en œuvre dans le but de trouver des cibles thérapeutiques afin de bloquer spécifiquement les mécanismes tumorigéniques sans affecter le développement normal. De récentes analyses à grande échelle ont révélé le rôle crucial de mécanismes épigénétiques, et en particulier dans le groupe SHH, dans lequel la perte de fonction d’un certain nombre de modificateurs chromatiniens a été identifiée. Ainsi, l'objectif principal de ma thèse est d'étudier l'implication de potentiels candidats modificateur chromatinien, à la fois au cours du développement cérébelleux et lors du MB SHH. Nous avons concentré notre étude sur plusieurs modificateurs de la chromatine qui ont été trouvés mutés dans les MB SHH humains. Nous avons commencé l’étude avec trois modificateurs chromatiniens sélectionnés selon (i) leur impact sur la survie, (ii) leur expression au cours du développement du cervelet, (iii) leur expression dans les MB SHH humains et nous sommes finalement concentré sur un.Afin d'étudier ce candidat, un objectif important de ma thèse a été de développer des outils fiables. Dans ce contexte, nous avons développé des modèles de souris knock-out conditionnelles et le système CRISPR-cas9 dans le développement cérébelleux postnatal afin d'étudier l'impact de la perte du candidat à la fois dans le développement du cervelet et dans le MB SHH. Ensuite, nous nous sommes intéressés aux mécanismes moléculaires contrôlés par ce modificateur de la chromatine. Plus précisément, nous avons défini (i) l’interactome, et (ii) des cibles transcriptionnelles spécifiques qui nous ont aidé à comprendre comment une protéine impliquée dans la modification de la chromatine peut favoriser l’état tumoral. En conclusion, ces travaux permettent de mettre en évidence comment la perte de la fonction de modificateur chromatinien spécifique peut différemment affecter le destin cellulaire dans le développement normal cérébelleux et dans le MB SHH et soulève la question d’une prise en charge plus personnalisée des patients atteints de MB SHH.

  • Titre traduit

    Impact of Mutations of a Chromatin Modifier in Cerebellar Development and Sonic Hedgehog Group of Medulloblastoma


  • Résumé

    Medulloblastoma (MB), a tumor arising from the developing cerebellum, is one of the most common malignant pediatric brain tumors. Gene expression profiling showed the existence of four groups of MB with distinct molecular profiles and patient outcomes. Among these groups, one of them is associated with an activation of the Sonic Hedgehog (SHH) pathway.This specific group is thought to arise from cerebellar Granule Neuron Progenitors (GNPs) during cerebellar development. The actual treatment is heavy and consists of surgery, chemotherapy as well as radiotherapy impairing social and cognitive ability of survivors. Thus, considerable effort has been made in order to find drug targets that would specifically block tumorigenic mechanisms without affecting normal development.Recent large scale analysis revealed the crucial role of epigenetic mechanisms, and especially in the SHH group of MB in which loss of function mutation of several chromatin modifiers has been identified. Thus, the main goal of my PhD is to study the involvement of potential candidate chromatin modifiers both during cerebellar development and in SHH MB.We focused our study on several chromatin modifiers that were found mutated in human SHH MB. We began to study three chromatin modifiers that were selected according to (i) their impact on survival, (ii) their expression during cerebellar development, (iii) their expression in human SHH MB and finally we selected one for further functional validation.In order to study this candidate, one important goal of my PhD has been to develop reliable tools. In that context, we developed conditional knock-out mice models and the CRISPR-Cas9 system in postnatal cerebellar development in order to study the impact of the loss of this chromatin modifier both in cerebellar development and SHH MB initiation. Then, we investigated the molecular mechanisms controlled by this chromatin modifier. In particular, we defined (i) the interactome, and (ii) specific target genes that helped us understanding how a protein implicated in chromatin modification can favor tumors. In conclusion, this work provides insights into how the loss of function of a specific chromatin modifier can differentially affect cell fate in the context of normal cerebellar development and in SHH MB, stressing the question of a more personalized patient care.


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