Oncogénèse et infiltrat immunitaire dans les sarcomes

par Julien Vibert

Projet de thèse en Aspects moléculaires et cellulaires de la biologie

Sous la direction de Olivier Delattre.

Thèses en préparation à Paris Sciences et Lettres , 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 Institut Curie (établissement de préparation de la thèse) depuis le 05-11-2018 .


  • Résumé

    Les sarcomes constituent un vaste groupe de tumeurs malignes hétérogènes. Bien que tous les sarcomes proviennent de tissus conjonctifs tels que les os, les graisses, les cartilages et les muscles, ils constituent plus de 100 entités histologiquement distinctes. Cette diversité est dans une certaine mesure le miroir à la fois de la pluralité de cellules d'origine spécifiques de différents sarcomes ainsi que des nombreuses mutations somatiques distinctes du conducteur. En plus du fait que les sarcomes sont relativement moins fréquents que les autres types de tumeurs telles que les carcinomes, la plupart des sarcomes répondent à des critères formels pour les maladies rares (moins d'un cas sur une population de 2000 individus en Europe). Par conséquent, ils sont moins bien étudiés et ont moins d'options thérapeutiques. Il est par exemple courant de traiter de la même manière et d'inclure dans le même essai clinique différents types de sarcomes, une approche pragmatique qui néglige des aspects critiques de la diversité des maladies en cause et conduit à une prise en charge thérapeutique sous-optimale. Une caractérisation fondamentale de la diversité des sarcomes est essentielle pour améliorer les outils de diagnostic et de pronostic, identifier de nouvelles cibles thérapeutiques et développer des approches prédictives pour la prise de décision clinique. L'Institut Curie est un centre de référence majeur pour l'étude et le traitement des sarcomes. L'Unité de Génétique Somatique, dirigée par le Dr Delattre, a méticuleusement recueilli pendant des années une vaste banque de tumeurs, qui inclut désormais le profilage transcriptomique par ARN-Seq sur pas moins de 800 sarcomes et une quantité croissante d'autres essais à l'échelle du génome. séquençage et profilage de la méthylation de l'ADN, ainsi que des annotations cliniques pour chaque patient. Le projet de thèse consistera à développer et à appliquer des approches informatiques avancées pour intégrer cette ressource unique de profilage génomique afin d'aborder trois questions en suspens dans la biologie du sarcome: le microenvironnement tumoral, la cellule d'origine et l'identification de cibles pilotes et thérapeutiques. La recherche sera étroitement liée à la bourse Inserm-Bettencourt du Dr Sarah Watson. Je serai encadré dans ce projet par les deux Drs. Watson et Delattre sur ses aspects biologiques et médicaux ainsi que par le Dr Waterfall pour son expertise informatique et algorithmique. Sous-projet 1. Microenvironnement du sarcome. Tout d'abord, nous caractériserons et décrypterons les microenvironnements stromaux et immunitaires par déconvolution des données ARN-Seq, en tentant en particulier de définir les antigènes tumoraux potentiels conduisant à un fort infiltrat immunitaire. En effet, nous supposons que l'étude des caractéristiques moléculaires immunologiques pourrait permettre une meilleure caractérisation de la réponse à l'immunothérapie, thérapie prometteuse dans plusieurs types de cancers mais relativement peu explorée dans le sarcome. Sous-projet 2. Cellule d'origine. Deuxièmement, nous prévoyons de permettre une découverte personnalisée des circuits de régulation de base et un aperçu de la cellule d'origine de chaque sarcome, avec l'aide supplémentaire de données épigénomiques que nous prévoyons obtenir dans ce projet: ChIP-Seq (par exemple, super-exhausteurs). État de la méthylation de l'ADN et / ou de la modification des histones. Cela nous permettra d'intégrer différentes couches de caractérisation moléculaire dans le repérage de la cellule d'origine de chaque sarcome. Dans certains cas, l'utilisation de techniques monocellulaires pour traiter l'hétérogénéité intra-échantillon sera également développée. Comme de nombreuses données sont déjà disponibles pour certains sarcomes osseux, ce sous-projet d'origine cellulaire se concentrera principalement sur le sarcome osseux, notamment l'ostéosarcome, l'Ewing et le sarcome associé et le chondrosarcome. Sous-projet 3. Identification et ciblage de nouveaux conducteurs. Troisièmement, des résultats récents en laboratoire analysant l'ARN-Seq ont identifié des sous-groupes moléculaires de sarcomes sans facteurs connus de cancérogénicité, en particulier les fusions de gènes (Watson et al., J Pathol 2018). Nous identifierons les nouvelles altérations génétiques du conducteur dans ces sous-types grâce à l'intégration des données ARN-Seq à de multiples approches à l'échelle du génome, y compris les séquences de l'exome entier et du génome entier. En résumé, nous espérons tirer parti de l'intégration de multiples techniques à l'échelle du génome, y compris des données monocellulaires et cliniques de sarcomes, en utilisant la bioinformatique et la biologie des systèmes de pointe, ainsi que par le développement de nouvelles méthodes analytiques. outils, une meilleure caractérisation individuelle des tumeurs et des voies impliquées dans leur tumorigenèse. Cela nous permettra d'avancer vers l'objectif de diagnostic moléculaire personnalisé, d'outils pronostiques et prédictifs, ainsi que de traitements adaptés aux sarcomes.

  • Titre traduit

    integrative characterization of oncogenesis and immune response in sarcoma


  • Résumé

    Sarcomas are a vast group of heterogeneous malignant tumors. While all sarcomas arise from connective tissues of the body such as bone, fat, cartilage, and muscle, they comprise more than 100 histologically distinct entities. This diversity is to a certain extent the mirror of both the plurality of specific cells of origin of different sarcomas as well as the numerous distinct somatic driver mutations. Adding to the fact that sarcomas are relatively less frequent than other types of tumors such as carcinomas, most sarcomas meet formal criteria for rare diseases (fewer than 1 case in a population of 2000 individuals in Europe). Consequently, they are less well studied and have fewer therapeutic options. It is for example common to treat in the same manner and include in the same clinical trial different types of sarcomas, a pragmatic approach that misses critical aspects of the diversity of diseases involved and leads to suboptimal therapeutic management. A fundamental characterization of the diversity of sarcomas is essential to improve diagnostic and prognostic tools, identify novel therapeutic targets, and develop predictive approaches for clinical decision making. The Institut Curie is a major reference center for the study and treatment of sarcomas. The Unité de Génétique Somatique headed by Dr. Delattre has meticulously collected for years an extensive tumor bank, which now includes transcriptome profiling by RNA-Seq on no fewer than 800 sarcomas and a growing amount of other genome-scale assays, including whole-exome sequencing and DNA methylation profiling, as well as clinical annotations for each patient. The thesis project will be to develop and apply advanced computational approaches to integrate this unique genomic profiling resource in order to address three outstanding questions in sarcoma biology: the tumor microenvironment, the cell of origin, and novel driver and therapeutic target identification. The research will be strongly connected with the Inserm-Bettencourt grant of Dr. Sarah Watson. I will be mentored in this project by both Drs. Watson and Delattre on its biological and medical aspects as well as by Dr. Waterfall for the computational and algorithmic expertise. Subproject 1. Sarcoma microenvironment. First, we will characterize and decipher stromal and immune microenvironments by deconvolution of the RNA-Seq data, with an attempt in particular to define the potential tumor antigens leading to a strong immune infiltrate. Indeed, we suppose the study of immunological molecular features could permit better characterization of response to immunotherapy, which is a promising therapy in several types of cancers but relatively under-explored in sarcoma. Subproject 2. Cell of origin. Second, we expect to enable personalized discovery of the core regulatory circuitries and insight into the cell of origin of each sarcoma, with the additional help of epigenomic data that we expect to get in this project: ChIP-Seq (eg super-enhancers), DNA methylation and/or histone modification status. This will enable us to integrate different layers of molecular characterization into pinpointing the cell of origin of each sarcoma. In selected cases, the use of single-cell techniques to address intra-sample heterogeneity will also be developed. As many data are already available for some bone sarcomas, this cell-of-origin subproject will primarily focus on bone sarcoma, including osteosarcoma, Ewing and related sarcoma, and chondrosarcoma. Subproject 3. Novel driver identification and targeting. Third, recent results in the laboratory analyzing RNA-Seq have identified molecular sub-groups of sarcoma without known oncogenic drivers, particularly gene-fusions (Watson et al., J Pathol 2018). We will identify the novel driver genetic alterations in such sub-types through the integration of the RNA-Seq data with multiple genome-scale approaches including whole-exome and whole-genome sequences. In brief, we hope to derive from the integration of multiple genome-scale techniques, including single-cell, and clinical data of sarcomas, with the use of state-of-the-art bioinformatics and systems biology as well as by developing new analytical tools, a better individual characterization of tumors and of pathways involved in their tumorigenesis. This will permit us to further advance towards the goal of personalized molecular diagnostic, prognostic and predictive tools, as well as tailored therapy for sarcomas.