Régulation de la télomérase dans un modèle de leucémie aigue promyélocytaire : rôle de l'ARN long non codant H19

Regulation of telomerase in a model of acute promyelocytic leukemia : role of the long non coding RNA H19

• Auteur / Autrice : Joelle El hajj
• Direction : Evelyne Ségal-Bendirdjian, George Hilal
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences de la vie et de la santé
• Date : Soutenance le 17/05/2018
• Etablissement(s) : Université Paris-Saclay (ComUE) en cotutelle avec Université Saint-Joseph (Beyrouth). Faculté française de médecine et de pharmacie
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Cancérologie : biologie-médecine-santé (Villejuif, Val-de-Marne ; 2015-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Homéostasie cellulaire et cancer - Reprogrammation des réponses biologiques et thérapies alternatives
• Partenaire(s) de recherche : établissement opérateur d'inscription : Université Paris-Sud (1970-2019)
• Jury : Président / Présidente : François Dautry
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Evelyne Ségal-Bendirdjian, George Hilal, François Dautry, Anne-Laure Guieysse-Peugeot, Nader Hussein, Éric Adriaenssens, Roland Tomb
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Anne-Laure Guieysse-Peugeot, Nader Hussein

Mots clés

Mots clés contrôlés

ARN long non codant

Leucémie-lymphome à cellules T de l'adulte

Récepteurs à l'acide rétinoïque

Régulation génétique

Mots clés libres

Télomerase

Régulation

ARN long non codant

Leucemie aigue promyelocytaire

H19

Atra

Telomerase

Regulation

Long non coding RNA

Acute promyelocytic leukemia

H19

Atra

Résumé

Le couple télomère/télomérase apparaît comme une cible prometteuse pour de potentiels agents anticancéreux qui seraient actifs sur un large éventail de tumeurs. Le laboratoire d’accueil a montré dans un modèle de leucémie aiguë promyélocytaire (LAP), qu'un agent utilisé en clinique, l'acide rétinoïque (ATRA), exerce une activité anti-tumorale en réprimant la transcription de la sous-unité catalytique hTERT indépendamment de la différenciation. Ce modèle (NB4) avec ses variants cellulaires résistant (NB4-LR1SFD) ou non à la répression de hTERT (NB4-LR1) par l’ATRA constitue un outil de choix pour l’identification de facteurs régulateurs de hTERT et la recherche des bases moléculaires de sa réactivation.Une approche transcriptomique a été utilisée afin d’identifier de nouveaux gènes et/ou réseaux de signalisation induits par l’ATRA et régulateurs de hTERT. L’analyse bioinformatique nous a permis de construire des profils d’expression différentielle entre les 2 lignées et des réseaux d’interaction. Parmi les candidats, H19, un ARN long de 2.5Kb, polyadénylé et non codant. H19 est classé parmi les gènes supresseurs de tumeurs : en son absence il y a développement de cancer (cas de la tumeur de Wilms, rhabdomyosarcome embryonnaire, Syndrome Beekwith-Wiedman) ; sa réintroduction par transfection conduit à une perte de tumoriginicité. Cependant H19 est reconnu de plus en plus comme un oncogène vu que son expression est élevée dans plusieurs types de cancers solides. Par contre peu d’études s’intéressent au rôle de H19 dans les leucémies, d’où notre intérêt pour l’étudier dans le modèle LAP que nous avons développé.Nous avons mis au point la mesure d’expression de H19 par RT-PCR quantitative, validé les données obtenues dans l’analyse transcriptomique et montré que le traitement ATRA induit l’expression de H19 dans les cellules NB4-LR1 alors que cette expression est plutôt diminuée dans les cellules NB4-LR1SFD. L’induction observée dans les cellules NB4-LR1 existe indépendamment de la différenciation. Par contre, cette induction peut être observée associée à la différenciation ou à l’apoptose dans la lignée cellulaire NB4-LR1SFD parallèlement à une diminution importante de l’expression de hTERT. Ce résultat important montre que la lignée NB4-LR1SFD ne présente pas de défaut général d’induction de H19. Ces données suggèrent l’existence d’une corrélation inverse entre le niveau d’expression de hTERT et celui de H19 dans ce modèle cellulaire. De façon importante, l’analyse des banques de données issues de patients LAP publiquement accessibles retrouve cette corrélation inverse.Une diminution d’activité télomérasique est observée dans des extraits cellulaires incubés en présence de l’ARN H19 transcrit in vitro. Cette diminution d’activité est observée aussi après surexpression de H19 in cellulo. Les expériences de RIP (RNA immunoprecipitation) ont montré une diminution de la quantité de hTR lié à hTERT suite à une augmentation d’expression de H19 après traitement ATRA in vitro ou après surexpression de H19 in cellulo. Une hypothèse serait que H19 induirait un déplacement de hTR du complexe hTR-hTERT. Cependant, les expériences de « pull-down » n’ont pas réussi à confirmer l’hypothèse d’une interaction possible entre l’ARN H19 et la protéine TERT.Mon travail de thèse identifie pour la première fois H19, un ARN long non codant, comme facteur régulateur potentiel de hTERT pouvant modifier son activité. Ce travail proposerait non seulement un mécanisme nouveau de régulation de l’activité télomérase mais aussi une fonction nouvelle pour H19 dans ce type de cancer.

The telomere / telomerase pair appears to be a promising target for potential anticancer agents that would be active on a wide range of tumors. The host laboratory has shown in a model of acute promyelocytic leukemia (APL), that a clinically used agent, retinoic acid (ATRA), exerts anti-tumor activity by repressing the transcription of the catalytic subunit hTERT regardless of differentiation. This model (NB4) with its resistant cell variants (NB4-LR1SFD) or not to the repression of hTERT (NB4-LR1) by ATRA is a tool of choice for the identification of hTERT regulatory factors and the search for molecular bases of its reactivation.A "microarray" approach has been used to identify new ATRA-mediated genes and / or signaling networks and potential hTERT regulators. Bioinformatic analysis allowed us to build differential expression profiles between the 2 lineages and interaction networks. Among the candidates, H19, a 2.5Kb long, polyadenylated and non-coding RNA. H19 is classified as a tumor suppressor gene: in its absence there is cancer development (case of Wilms tumor, embryonic rhabdomyosarcoma, Beckwith-Wiedman syndrome); its reintroduction by transfection leads to a loss of tumorigenicity. However H19 is increasingly recognized as an oncogene as its expression is elevated in several types of solid cancers. However, few studies are interested in the role of H19 in leukemias, hence our interest in studying it in the APL model that we have developed.We developed the H19 expression measurement by quantitative RT-PCR, validated the data obtained in the "microarray" analysis and showed that the ATRA treatment induces the expression of H19 in NB4-LR1 cells whereas this expression is rather diminished in NB4-LR1SFD cells. The induction observed in NB4-LR1 cells exists independently of differentiation. On the other hand, this induction can be observed associated with the differentiation or apoptosis in the NB4-LR1SFD cell line in parallel with a significant decrease in the expression of hTERT. This important result shows that the NB4-LR1SFD line does not have a general H19 induction defect. These data suggest the existence of an inverse correlation between the expression level of hTERT and that of H19 in this cellular model. Importantly, the analysis of publicly accessible APL patients’ databases finds this inverse correlation as well.We observed a decrease in telomerase activity in cellular extracts incubated in the presence of in vitro transcribed H19 RNA. This decrease in activity was also observed after overexpression of H19 in cellulo. The RIP (RNA immunoprecipitation) experiments showed a decrease in hTR amount bound to hTERT following an increase in H19 expression after ATRA treatment in vitro or after overexpression of H19 in cellulo. We hypothesize that H19 induces a displacement of hTR from the hTR-hTERT complex. However, the "pull-down" experiments failed to confirm the hypothesis of a possible interaction between H19 RNA and TERT protein.My thesis work identifies, for the first time, the long non-coding RNA H19, as a potential regulator of hTERT that can modify its activity. This work would propose not only a new mechanism of regulation of telomerase activity but also a new function for H19 in this type of cancer.