Rôle des facteurs de transcription PHOX2B, GATA3 et HAND2 dans l'identité et l'oncogenèse du neuroblastome

par Agathe Peltier

Projet de thèse en Aspects moléculaires et cellulaires de la biologie

Sous la direction de Isabelle Janoueix-Lerosey.

Thèses en préparation à Paris Saclay , dans le cadre de Cancérologie : biologie - médecine - santé , en partenariat avec Génétique et biologie des cancers (laboratoire) , Génétique et biologie des tumeurs pédiatriques et cancers du sein sporadiques (equipe de recherche) et de Université Paris-Sud (établissement de préparation de la thèse) depuis le 01-10-2016 .


  • Résumé

    Le neuroblastome est un cancer pédiatrique qui se développe aux dépens du système nerveux sympathique périphérique, tissu dérivé de la crête neurale. Ce cancer se caractérise par une grande variabilité clinique, évolutive et génétique. A ce jour, la survie à long terme des patients atteints des formes graves de neuroblastome demeure inférieure à 40%. L'étude des altérations génétiques du neuroblastome a permis d'identifier plusieurs gènes impliqués dans l'oncogenèse de cette tumeur, incluant en particulier les gènes MYCN, ALK, ARID1A et ARID1B (pour une revue, Schleiermacher et al., 2014). Par ailleurs, il a maintenant été démontré que des modifications épigénétiques (modifications d'histones, méthylation de l'ADN…) sont associées à la répression ou à l'activation de l'expression de gènes dans de nombreux cancers (Timp and Feinberg, 2013). Nous avons récemment défini au laboratoire des éléments régulateurs spécifiques du neuroblastome, en particulier les régions régulatrices dites Super-Enhancers (SE), caractérisées par la présence de la marque H3K27ac. Il a été montré que les S.E. sont des clusters d'enhancers fixant un ensemble de facteurs de transcription, co-facteurs et régulateurs de la chromatine présents dans des gènes jouant un rôle majeur dans l'identité cellulaire et l'oncogenèse (Hnisz et al., 2013). Nos résultats actuels suggérent que les facteurs de transcription PHOX2B, HAND2 et GATA3 représentent des facteurs essentiels se fixant aux S.E. et définissant les réseaux de régulation transcriptionnelle spécifiques du neuroblastome. Ces facteurs PHOX2B, HAND2 et GATA3 jouent un rôle clé dans le développement du système nerveux sympathique. Le gène PHOX2B a de plus été identifié comme un gène de prédisposition dans de rares formes familiales de neuroblastome (Mosse et al., 2004; Trochet et al., 2004). Néanmoins, le rôle des facteurs PHOX2B, HAND2 et GATA3 dans l'oncogenèse du neuroblastome reste mal compris. Les objectifs du projet de thèse sont donc les suivants : (1) Evaluer le rôle des facteurs de transcription PHOX2B/GATA3/HAND2 dans l'identité cellulaire du neuroblastome. Nous souhaitons évaluer dans quelle mesure le programme transcriptionnel et le pattern des S.E. des lignées de neuroblastome sont modifiés suite à l'invalidation des facteurs PHOX2B/GATA3/HAND2 et déterminer si les lignées de neuroblastome présentent un phénotype plus proche des cellules de crêtes neurales suite à l'invalidation de ces facteurs. (2) Définir le rôle des facteurs PHOX2B/GATA3/HAND2 dans le phénotype tumoral. L'impact de l'invalidation de ces facteurs sera en particulier évalué sur la survie, la prolifération et la différenciation des cellules. L'ensemble de ces expériences permettra de définir si les gènes PHOX2B/GATA3/HAND2 sont impliqués dans la prolifération anarchique des lignées cellulaires de neuroblastome et/ou si ces gènes fonctionnent comme des “terminal selector genes” (Hobert et al, 2008) essentiels à la spécification des neurones sympathiques en contrôlant l'expression de gènes de différenciation.

  • Titre traduit

    Role of the PHOX2B/GATA3/HAND2 transcription factors in neuroblastoma identity and oncogenesis


  • Résumé

    Neuroblastoma is the most common extracranial cancer of early childhood. It is characterized by a broad spectrum of clinical behaviours from spontaneous regression to fatal outcome despite aggressive therapies. Long-term survival rates are still lower than 40% for patients with a high-risk clinical phenotype. Neuroblastoma arises from embryonic cells that form the primitive neural crest, originating either in the adrenal medulla or in the paraspinal ganglia of the sympathetic nervous system. Biological knowledge is essential to understand neuroblastoma heterogeneity with the aim to improve patients' management, with respect to diagnosis, prognosis and therapeutics. Study of the genetic abnormalities present in neuroblastoma tumors led to the identification of several key genes involved in neuroblastoma pathogenesis, including MYCN, ALK, ARID1A and ARID1B (for a review, Schleiermacher et al., 2014). Moreover, it has now been demonstrated that epigenetic modifications such as DNA methylation or histone modifications are linked to the activation or repression of genes in many cancers (Timp and Feinberg, 2013). In the lab, we have recently defined neuroblastoma specific regulators, including promoters, enhancers and Super-Enhancers (S.E.). Interestingly, it has been shown that S.E. are large clusters of transcriptional enhancers that drive expression of genes that define cell identity and that cancer cells generate S.E. at oncogenes and other genes important in tumor pathogenesis (Hnisz et al., 2013). Our recent results suggest that the PHOX2B, HAND2 et GATA3 transcription factors are critical factors defining the transcriptional reguilatory circuitry of neuroblastoma. These factors are involved in the development of the sympathetic nervous system that derives from neural crest cells. The PHOX2B gene has been identified as a neuroblastoma predisposition gene in rare familial forms of neuroblastoma (Mosse et al., 2004; Trochet et al., 2004). However, the role of PHOX2B, HAND2 et GATA3 in neuroblastoma oncogenesis remains largely to be defined. The objectives of the PhD project are the following: (1) Determine the role of the PHOX2B, HAND2 et GATA3 transcription factors in neuroblastoma cellular identity. a. Are the transcriptional profiles and patterns of S.E. of neuroblastoma cell lines modified upon invalidation of these transcription factors ? b. Do the modified cells shift to a more « neural-crest cells » phenotype ? (2) Define the role of the PHOX2B, HAND2 et GATA3 transcription factors in the tumor phenotype. The effects of the PHOX2B/GATA3/HAND2 invalidation will be evaluated in particular on cell survival, proliferation and differentiation.