Fonctions conservées des longs ARN non codants : Rôle de suppresseur de tumeur de menhir/CASC15 dans le mélanome cutané

par Perrine Lavalou

Thèse de doctorat en Sciences de la vie et de la santé

Sous la direction de Allison Mallory.

Thèses en préparation à Paris Sciences et Lettres , dans le cadre de École doctorale Structure et Dynamique des Systèmes Vivants (Gif-sur-Yvette, Essonne ; 2015-....) , en partenariat avec Génétique et biologie du développement (laboratoire) et de Institut Curie (Paris) (établissement opérateur d'inscription) .


  • Résumé

    L'identification de divers gènes cibles impliqués dans la progression cancéreuse est cruciale afin de décrypter les mécanismes sous-jacents au cancer et de développer des stratégies thérapeutiques efficaces. Les lncARN (longs ARN non codants) sont similaires aux ARN messagers d'un point de vue moléculaire, mais ne présentent pas de potentiel codant pour des protéines. Ils sont fréquemment dérégulés et mutés dans de nombreux types de cancers. Tout comme les gènes codants pour des protéines, les lncARN des vertébrés peuvent être conservés à plusieurs niveaux: séquence, profil d'expression ou position génomique (synténie). Seuls 5% des lncARN du poisson zèbre présentent une préservation de séquence avec l'homme, tandis que plus de 35% sont conservés au niveau synténique, indiquant la présence d'une pression évolutive préservant la position génomique des lncARN. Afin d'évaluer si ce phénomène synténique peut prédire la conservation fonctionnelle des lncARN, j'ai établi un criblage génétique inverse évaluant le rôle des lncARN dans le développement du mélanome. Ces études ont été effectuées chez le poisson zèbre, un modèle animal présentant de multiples similarités génétiques, histologiques et physiologiques avec la peau humaine. En utilisant la technologie d'édition du génome CRISPR-Cas9 pour générer les lignées de poissons zèbres mutants pour une sélection de 6 lncARN candidats, j'ai mesuré l'impact de la perte de fonction de ces lncARN sur la progression du mélanome, induit chez le poisson zèbre via l'expression de l'oncogène humain NRASG12 et la xénogreffes de cellules de mélanome humain. Lors de cette étude, j'ai identifié menhir (MElaNoma HIndrance RNA) comme un gène suppresseur de tumeur dans le mélanome. En effet, les poisson zèbres mutants pour menhir présentent une altération de l'agressivité du mélanome caractérisée par (1) une augmentation de la tumorigenèse, (2) une baisse de la survie, (3) une augmentation de la sévérité du mélanome et (4) une augmentation du potentiel métastatique due à une plus grande permissivité à l'invasion des cellules du mélanome. Afin d'analyser si la fonction anti-oncogène de menhir est conservée dans l'évolution, nous avons exprimé l'homologue humain CASC15 (Cancer Susceptibility 15) dans les mélanocytes des poissons zèbres mutants pour menhir affectés par le mélanome. Malgré l'absence de conservation de séquence, l'expression de CASC15 atténue le phénotype d'agressivité du mélanome des poissons mutants pour menhir, entrainant une diminution de la progression du cancer, de la tumorigenèse et une amélioration de la survie des individus mutants affectés par le mélanome. Par conséquent, mes résultats identifient un nouveau lncARN suppresseur de tumeur dans le mélanome et montrent que la conservation de position génomique peut être corrélée avec une conservation de fonction.

  • Titre traduit

    Conserved functions of rapidly evolving long noncoding RNAs: the long noncoding RNA menhir/CASC15 acts as a tumor suppressor in cutaneous melanoma


  • Résumé

    The identification of diverse target genes involved in cancer progression is crucial to decipher the mechanisms underlying cancer and to develop effective targeted treatment therapies. LncRNAs (long noncoding RNAs) are molecularly similar to messenger RNAs but lack protein coding potential. Their deregulation and misexpression as well as the presence of mutations in lncRNA loci have been linked to diseases including cancers. Like protein-coding genes, vertebrate lncRNAs can be conserved at multiple levels (sequence, expression pattern, genomic position or synteny). In contrast to only 5% sequence conservation, more than 35% of zebrafish lncRNAs are conserved at the syntenic level to human, indicating an evolutionary pressure to preserve lncRNA position in the genome. To assess if positional conservation is a predictor of functional conservation, I implemented a reverse genetic screen assaying the role of lncRNAs in melanoma development using zebrafish, an optimal oncology model with multiple skin genetics, histological and physiological similarities with human. Using CRISPR-Cas9 genome editing technology to generate syntenic lncRNA zebrafish loss of function mutants, I profiled the impact of lncRNA loss on melanoma induced by the human NRASG12 oncogene and in human melanoma cell xenografts. Among six candidate lncRNAs, we identified menhir (MElaNoma HIndrance RNA) as a melanoma tumor suppressor. menhir zebrafish mutants display impaired melanoma aggressiveness characterized by (1) accelerated tumorigenesis, (2) decreased mutant survival, (3) increased melanoma severity and (4) increased metastatic potential due to a higher permissiveness to melanoma cell invasion. To assess if the tumor suppressor function of zebrafish menhir is conserved throughout evolution, the human putative ortholog of menhir called CASC15 (Cancer Susceptibility 15) was expressed in melanocytes of the zebrafish melanoma menhir mutant. Despite lack of sequence conservation, CASC15 expression mitigated the mutant menhir melanoma phenotype as evidenced by reduced melanoma progression, decreased tumorigenesis and enhanced survival of zebrafish affected with melanoma. Thus, our results identify a novel melanoma tumor suppressor lncRNA and show that conserved genomic location of lncRNAs can be used to posit functional conservation in vertebrates.