Instabilité télomérique et progression tumorale : mécanismes épigénétiques de reprogrammation cellulaire

Telomere-driven chromosome instability impacts the genetic program through genome-wide epigenetic reprogramming

• Auteur / Autrice : Karina Jouravleva
• Direction : José Arturo Londoño Vallejo
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie Moléculaire et Cellulaire
• Date : Soutenance le 29/09/2015
• Etablissement(s) : Paris 6
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Complexité du vivant (Paris ; 2009-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Dynamique de l'information génétique : bases fondamentales et cancer (Paris ; 2009-....)
• Jury : Président / Présidente : Stéphane Le Crom
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Sébastien Bloyer, Claus Azzalin
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Sophie Polo, Annick Harel-Bellan

Mots clés

Mots clés contrôlés

Télomères (génétique)

Épigénétique

MicroARN

Mots clés libres

Cancer

Instabilité chromosomique

Transition épithélio-mésenchymateuse

MicroARN

Modifications d'histones

Télomères

Cancer

Chromosome instability

Résumé

Le raccourcissement télomérique est la source majeure de l'instabilité chromosomique (CIN) au cours de la progression tumorale. Nous avons montré que les cellules humaines embryonnaires de rein (cellules HEK) ayant traversé une période de CIN subissent des vastes changements dans l'expression des microARNs, ce qui induit une transition épithélio-mésenchymateuse (TEM), un processus permettant aux cellules cancéreuses épithéliales migrer et envahir de nouveaux tissus et former des métastases. Notre travail a aussi suggéré que les cellules ayant subi une TEM étaient capables de former des tumeurs dans un microenvironnement sénescent. De surcroît, cette évolution dans la capacité tumorale était associée à une dérégulation supplémentaire des microARNs et à l'acquisition des propriétés des cellules souches. Afin d'étudier comment ce potentiel est mis en place au cours de l'instabilité chromosomique et au contact avec le microenvironnement sénescent, nous avons modulé les niveaux d'expression de miR-145 et avons démontré que la répression de miR-145 était nécessaire pour le développement des caractéristiques des cellules souches. Afin de mieux comprendre l'impact de CIN sur le programme génétique des cellules épithéliales, nous avons utilisé des approches de haut débit et avons caractérisé les changements des paysages chromatiniens et leur mise en place dans les cellules ayant traversé une période de CIN. Nos résultats révèlent pour la première fois que l'instabilité télomérique modifie profondément la distribution des marques d'histones en conduisant aux changements d'expression des gènes et au processus de transformation des cellules épithéliales pré-tumorales.

Telomere shortening is a major source of chromosome instability (CIN) at early stages during carcinogenesis. However, the mechanisms through which telomere-driven CIN (T-CIN) contributes to the acquisition of tumor phenotypes remain uncharacterized. We have shown that human epithelial kidney (HEK) cells undergo massive microRNA deregulation upon CIN, in particular a miR-200-dependent epithelial-mesenchymal transition (EMT), which is thought to enable epithelial cancer cells to migrate and invade other tissues to form metastases. Our work also indicated that CIN+ cells that underwent EMT were able to form tumors in a senescent microenvironment. Notably, this progression in tumor capacity was associated with further microRNA deregulation and the manifestation of enhanced stem-like properties. To investigate how stem-like properties are acquired in CIN+ cells in the contact with senescent microenvironment we adapted knockdown and overexpression approaches to modulate miR-145 expression, and demonstrated that enhanced stem-like properties depended on miR-145 repression. To fully apprehend the impact of CIN on the genetic program of epithelial cells, we used an unbiased approach to characterize the chromatin state of HEK CIN+ cells and uncover genome wide redistributions that were in direct correlation with gene expression changes. Our results reveal for the first time that T-CIN profoundly modifies the chromatin landscape genome-wide thereby fueling the transformation process of pre-tumor epithelial cells.