Thèse soutenue

Les mécanismes moléculaires de la méthionine dépendance des cellules souches cancéreuses

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Auteur / Autrice : Racha Zgheib
Direction : Bernard Namour
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Sciences de la vie et de la santé
Date : Soutenance le 20/12/2017
Etablissement(s) : Université de Lorraine
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale BioSE - Biologie, Santé, Environnement
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Nutrition - Génétique et Exposition aux Risques Environnementaux (Nancy)
Jury : Président / Présidente : Dominique Porquet
Examinateurs / Examinatrices : Jean-Noël Freund, Claire Rodriguez-Lafrasse, Shyue-Fang Hsu-Battaglia, Jean-Louis Guéant
Rapporteurs / Rapporteuses : Jean-Noël Freund, Claire Rodriguez-Lafrasse

Résumé

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Certaines cellules cancéreuses sont méthionine dépendantes cependant les mécanismes de cette méthionine dépendance sont inconnus. Les cellules initiatrices de tumeur, qui représentent un faible pourcentage des cellules d’une tumeur, sont impliquées dans la récidive du cancer, phénocopient les cellules souches cancéreuses et forment des sphéroïdes 3D ou «tumor spheres (TS)» dans des conditions de culture non adhérentes. Nous montrons que, contrairement aux cellules monocouches adhérentes U251, les TS dérivées de cellules de glioblastome U251 ont besoin de méthionine exogène pour se développer. Cette méthionine-dépendance est caractérisée par une courbe en forme de cloche dans laquelle la croissance des TS est ralentie par des concentrations élevées de méthionine (> 0,01mM). Pendant la restriction en méthionine, le 5-méthyle-tétrahydrofolate restaure la formation des TS. Si les TS sont privées de méthionine pendant 24h, puis supplémentées en acide folique, elles présentent des concentrations d'isoformes des folates significativement inférieures à celles retrouvées dans les cellules adhérentes maintenues dans les mêmes conditions. Ceci suggère que le cycle des folates est réprimé dans les TS comparativement aux cellules adhérentes. L'annotation fonctionnelle des données ARN-Seq montre des changements nets dans plusieurs fonctions moléculaires et dévoile dans les TS un cycle cellulaire réduit, une augmentation du caractère « stemness » et une diminution du métabolisme des folates affectant particulièrement DHFR, SHMT et MTFHD. L'analyse du méthylome révèle des changements de méthylation dans le cycle cellulaire, la signature « stemness » et le cycle des folates, malgré des profils globaux de méthylation de l'ADN qui restent stables. Cependant, contrairement à la méthylation importante des promoteurs observée pour le cycle cellulaire et les gènes « stemness » (+ 25%), seuls 10 gènes du cycle des folates sur 139 gènes impliqués dans le métabolisme des mono-carbones sont significativement modifiés. En conclusion, un cycle des folates avec activité réduite fait partie de la reprogrammation métabolique qui déclenche la dédifférenciation en cellules souches cancéreuses et cette répression ne s'explique qu’en partie par la modification de méthylation des promoteurs