Activation du mécanisme ALTernatif de maintenance des télomères dans les ostéosarcomes de haut grade

Activation of the ALTernative telomere maintenance mechanism in high-grade osteosarcomas

• Auteur / Autrice : Alexandre Tassin de Nonneville
• Direction : Vincent Geli
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie santé. Oncologie
• Date : Soutenance le 20/09/2021
• Etablissement(s) : Aix-Marseille
• Ecole(s) doctorale(s) : Ecole Doctorale Sciences de la Vie et de la Santé (Marseille)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Centre de Recherche en Cancérologie de Marseille (CRCM)
• Jury : Président / Présidente : Daniel Birnbaum
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Laure Crabbé
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : José Arturo Londoño Vallejo, Éric Gilson

Mots clés

Mots clés contrôlés

Génome

Chimiothérapie néoadjuvante

Télomérase

Cellules cancéreuses

Mots clés libres

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Résumé

Pour s’immortaliser les cellules cancéreuses réactivent la télomérase, ou dans 10 à 15% des cas, utilisent un mécanisme alternatif, spécifique au cancer, appelé le ALT. Les ostéosarcomes de haut grade (OS) sont des tumeurs agressives connues pour utiliser le ALT à fréquence élevée. L’objectif de mes travaux de thèse était d’identifier les altérations génomiques et transcriptomiques associées au ALT dans ce type de cancer. Les caractéristiques du ALT (cercles C, corps PML et hétérogénéité de taille des télomères) ont été évaluées dans 22 OS pédiatriques naïfs de tout traitement. 73% des tumeurs étaient ALT-positives. Le ALT était associé à un plus mauvais pronostique chez les bons répondeurs à la chimiothérapie néoadjuvante. L'analyse supervisée des données génomique a identifié l’amplification de TOP3A, associée à sa surexpression, comme mutuellement exclusive de l'inactivation d'ATRX dans les tumeurs ALT. Nous avons montré la localisation de TOP3A au niveau des corps de la PML dans des lignées cellulaires ALT ATRX-positives et ATRX-négatives, et que le knock-down de TOP3A entraînait une augmentation des cercles C dans les lignées cellulaires ATRX-négatives, et une diminution dans les lignées cellulaires ATRX-positives associée à une augmentation des dommages à l’ADN aux télomères. L'effet de surexpression ectopique d'ATRX dans les cellules ATRX-négatives, qui a été précédemment décrit comme inhibant le ALT, pouvait également être contrecarré par la surexpression de TOP3A. Ces résultats valident l’amplification de TOP3A comme une nouvelle voie moléculaire associée au ALT dans les ostéosarcomes de haut grade.

Cancer cells become immortalised through the activation of a telomere maintenance mechanism (TMM) – either telomerase or ALT. Osteosarcomas are highly aggressive tumours known for exhibiting a high frequency of ALT. This work aimed to identify genomic and transcriptomic alterations associated with ALT in osteosarcomas. ALT hallmarks (C-circles, ALT-associated PML bodies, and telomere length heterogeneity) were assessed in 22 paediatric, non-metastatic, high-grade osteosarcomas. 73% of the tumours were ALT-positive. ALT-positivity was associated with worse outcomes in good responders to neoadjuvant chemotherapy. Supervised genomic analysis identified TOP3A amplification, that was associated with TOP3A overexpression, as a mutual exclusive event with ATRX inactivation. We showed TOP3A localisation at PML bodies in both ATRX-positive and ATRX-negative ALT cells, and that TOP3A knock-down resulted in increased C-circle levels in ATRX-negative, and decreased levels in ATRX-positive cell lines associated with increased DNA damage at telomeres. The ATRX ectopic overexpression effect in ATRX-negative cells, that was previously described as repressing ALT, could also be counteracted by TOP3A overexpression. We identify TOP3A overexpression and ATRX inactivation as mutually exclusive ALT-associated features in osteosarcomas and validate their impact on ALT hallmarks. By identifying ALT as a potential predictive biomarker of neoadjuvant chemotherapy in osteosarcoma, our study suggests that ALT-positive and ALT-negative osteosarcomas may represent different entities with non-overlapping behaviour in terms of aggressiveness, therapeutic response, and progression.