Gènes reprogrammant des cellules adultes en cellules souches pluripotentes : expression et implication dans les cancers plasmocytaires humains.

Genes that reprogram adult cells to pluripotent stem cells : expression and implications in human plasma cell cancers

• Auteur / Autrice : Matthieu Schoenhals
• Direction : Bernard Klein
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie Santé
• Date : Soutenance le 23/11/2011
• Etablissement(s) : Montpellier 1
• Ecole(s) doctorale(s) : Sciences Chimiques et Biologiques pour la Santé (Montpellier ; Ecole Doctorale ; ....-2014)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de recherche en biothérapie (Montpellier)
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Bernard Klein, Jean-Marc Lemaître
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Frédéric Chibon, Charles Dumontet

Mots clés

Mots clés contrôlés

Cellules souches

Gènes Sox

Gènes

Myélome multiple

Mots clés libres

Myelome Multiple

Klf4

Pluripotence

Multiple Myeloma

Klf4

Pluripotency

Résumé

Le myélome multiple (MM) est une néoplasie lymphocytaire B qui se caractérise par l'accumulation d'un clone de cellules plasmocytaires tumorales dans la moelle osseuse interagissant de manière étroite avec le microenvironnement. L'étude du profil d'expression génique à l'aide des puces à ADN a permis de préciser l'hétérogénéité de cette pathologie et de découvrir de nouveaux acteurs susceptibles d'avoir un rôle importent dans sa physiopathologie. La surexpression de Oct-3/4, Sox2, c-Myc et KLF4 dans des cellules adultes les reprogramme à l'état de cellules souches. J'ai montré une surexpression significative de 3 de ces 4 gènes – KLF4, MYC, SOX2 - dans le MM. Ces gènes sont également fréquemment surexprimés dans 18 types de cancers sur 40 étudiés. Par ailleurs, leur expression peut y être associé à un mauvais pronostique ou un signe de progression tumorale, dus peut-être à leur capacité à induire des caractéristiques de cellules souches cancéreuses. Nous avons par la suite débuté l'étude de la fonction des protéines codées par ces gènes dans le MM, en commençant par KLF4, facteur de transcription activateur ou répresseur. KLF4 est exprimé dans les plasmocytes (PC) normaux, mais son expression est perdue dans les PC tumoraux (cellules myélomateuses, MMC) de 2 patients sur 3 atteints de MM au diagnostic. Parmi les patients pour lesquels les MMC expriment KLF4, se trouve un groupe de patients à haut risque, le groupe MMSET portant la translocation t(4 ;14). L'utilisation d'un modèle inductible d'expression de KLF4 dans des lignées de MM avec transduction lentivirale, a mis en évidence un arrêt du cycle associé à l'expression de P27/KIP1 pour les lignées avec des mutations inactivatrices de P53, mais également de P21/WAF1 pour des lignées avec P53 sauvage. Cette sortie du cycle due à l'expression de KLF4 pourrait protéger les plasmocytes tumoraux de l'apoptose induite par certaines drogues ciblant le cycle, comme nous l'observons in vitro avec le Melphalan.L'objectif majeur de notre équipe est de comprendre le fonctionnement du PC normal et celui du PC tumoral. Afin d'atteindre cet objectif, il est nécessaire d'obtenir un système efficace permettant d'introduire un gène dans un PC. Nous avons montré que des lentivirus pseudotypés avec des glycoprotéines tronquées (hemagglutinine et fusion) issus du virus de la rougeole, transduisent de façon stable et efficace des PC normaux et tumoraux.

Multiple myeloma (MM) is a B-cell neoplasia characterized by the accumulation of a clone of malignant plasma cells in bone marrow closely interacting with its microenvironment.Gene expression profiling using DNA microarrays has clarified the heterogeneity of this disease and has allowed the finding of new actors that may have an important function in MM pathophysiology.Overexpression of Oct-3/4, Sox2, c-Myc and KLF4 in adult cells causes their return to the state of stem cells, commonly called induced pluripotent stem cells (iPS). Our team has shown a significant overexpression of at least one of these four factors in 18 out of 40 cancers studied. Moreover, their expression may be associated with poor prognosis or may be a sign of tumor progression, perhaps due to their ability to induce characteristics of cancer stem cells.We therefore began the study of the function of these genes in MM, starting with KLF4, which can either be an activator or a repressor of transcription, depending on the promoter. KLF4 is expressed in normal plasma cells (PC), but its expression is lost in 2 out of 3 patients with MM at diagnosis. Among patients for whom the PCs express KLF4, is a group of high-risk patients, the MMSET group, bearing the t(4;14) translocation.An inducible model of KLF4's expression in MM cell lines was obtained using lentiviral transduction. Our model revealed a KLF4 induced cycle arrest, associated with the expression of P27/KIP1 when P53 is mutated, but also P21/WAF1 in case of wild type P53. This cell cycle blockade due to the expression of KLF4 could protect malignant plasma cells from the apoptosis induced by certain drugs targeting the cell cycle, as shown by our in vitro observations using melphalan.The main goal of our team is to understand the normal function of PCs and the PC tumor. To achieve this, it is necessary to obtain an effective system for introducing a gene in a given PC. We have shown that lentiviruses pseudotyped with truncated glycoproteins (Hemagglutinin and Fusion) from measles virus, can a stably and efficiently transduce normal and malignant PCs.