Le barcoding utlisant les sequences microsatellites: la voie vers la première description in vivo de l'arbre hématopoïétique humain

par Lucie Hustin

Projet de thèse en Génomique

Sous la direction de Leïla Perié.

Thèses en préparation à Paris Sciences et Lettres , dans le cadre de École doctorale Complexité du vivant (Paris) , en partenariat avec PhysicoChimie (laboratoire) et de Institut Curie (Paris) (établissement de préparation de la thèse) depuis le 07-01-2019 .


  • Résumé

    Alors que la question de l'hématopoïèse murine est considérée résolue, des études récentes utilisant la technique de barcoding cellulaire, qui permet de suivre le devenir de cellule individuelle in vivo, indiquent toutefois que la topologie de l'arbre de l'hématopoïèse murine nécessite d'être révisée. D'autre part, l'hématopoïèse humaine a longtemps été négligée et considérée semblable à celle de la souris. Afin d'approfondir notre compréhension de l'hématopoïèse humaine, il est impératif de développer de nouvelles techniques de barcoding applicable chez l'humain. L'objectif de ce projet de thèse de doctorat est donc de surmonter ces limitations méthodologiques en tirant parti d'une part de récents développements en termes de techniques de séquençages et du barcoding utilisant les microsatellites appliqué in vivo chez l'humain. Le barcoding utilisant les microsatellites se sert des séquences microsatellites comme un barcode naturel à chaque cellule grâce à la propriété des microsatellites à changer de longueur lors de la réplication de l'ADN. En séquençant ce barcode naturel et en utilisant ensuite un algorithme phylogénétique, nous reconstruirons l'arbre de différentiation hématopoïétique. L'aspect innovant de ce projet, par rapport aux versions actuelles de barcoding utilisant les microsatellites, est la combinaison de ce barcoding avec l'analyse transcriptomique sur cellule unique. Ceci permet d'obtenir simultanément une caractérisation multidimensionnelle précise du phénotype de chacune des cellules et de leur lignée cellulaire. Ainsi nous espérons pouvoir déduire les propriétés essentielles à la différentiation et dynamique des cellules souches hématopoïétiques. En utilisant cette méthode, nous visons d'une part à fournir une première description in vivo de l'arbre hématopoïétique humain et d'autre part à identifier de nouveaux précurseurs impliqués dans ce processus. Les résultats issus de ces recherches nous permettrons de vérifier si des cellules de différentes origines possèdent différentes fonctions, et ce plus particulièrement durant des phases d'infection et d'inflammation.

  • Titre traduit

    Unravelling human hematopoietic tree dynamics with microsatellite barcoding


  • Résumé

    While murine hematopoiesis has been considered as resolved science, recent results using barcoding, that allows the tracing of single cells in vivo, clearly showed that the topology of the murine hematopoietic tree needs revisions. In parallel, human hematopoiesis has been overlooked and is widely considered to be following the same tree as mice. To leverage our understanding of normal human hematopoiesis, tools for barcoding in human are urgently needed. In this PhD project, we aim to overcome this methodological barrier by taking advantage of recent developments in next generation sequencing and a specific barcoding method, called microsatellite barcoding, to be used in vivo in human. The rational of my project is to use the property of microsatellites in different loci to change length during cell division to create a natural barcode for each cell and reconstruct the differentiation tree using a phylogenetic algorithm. The innovative aspect of this project compared to current versions of microsatellite barcoding is to combine microsatellite barcoding with transcriptomics analysis of the transcriptome of single cells therefore simultaneously obtaining a high dimensional characterization of each cell phenotype and their cell lineage therefore allowing the inference of properties of interest in hematopoietic stem cell differentiation and dynamics. With this method, I aim to provide the first in vivo description of the human hematopoietic tree and identify new progenitors in human hematopoiesis. This knowledge will allow us to test if cells with different origins have different functions, a key question in immunology, in particular during infection and inflammation.