Caractérisation des cellules souches du glioblastome : identification de nouveaux facteurs impliqués dans la régulation de leur transcriptome

Characterization of glioblastoma stem cells : identification of emerging factors involved in the post-transcriptional regulation of their transcriptom

• Auteur / Autrice : Nabila Berabez
• Direction : Mathieu Gabut
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie cellulaire et moléculaire
• Date : Soutenance le 18/12/2018
• Etablissement(s) : Lyon
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale de Biologie Moléculaire Intégrative et Cellulaire (Lyon ; 1999-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Centre de Recherche en Cancérologie de Lyon
• Partenaire(s) de recherche : établissement opérateur d'inscription : Université Claude Bernard (Lyon ; 1971-....)
• Jury : Président / Présidente : Caroline Moyret-Lalle
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Mathieu Gabut, Martin Dutertre, Emmanuelle Huillard, Corinne Auge-Gouillou
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Julie Pannequin, Thierry Virolle

Mots clés

Mots clés contrôlés

Protéines de liaison à l'ARN

Expression génique

Glioblastome

Cellules souches

Mots clés libres

Cellules souches cancéreuses

Glioblastome

RNA-Seq

Protéines de liaison à l ‘ARN

Régulation post-transcriptionnelles

Expression génique

Cancer stem cells

Glioblastoma

RNA-Seq

RNA-Binding Protein

Posttranscriptional regulation

Gene expression

Résumé

Le glioblastome (GBM) est la tumeur primitive du cerveau la plus fréquente et la plus agressive chez l’adulte. Le mauvais pronostic de cette pathologie peut être expliqué par la présence de cellules résistantes aux traitements à l’origine des rechutes appelées cellules souches de glioblastome (CSG). Caractérisées par une plasticité cellulaire, elles sont capables de s’adapter aux environnements défavorables à leur survie. Ainsi, malgré des traitements multimodaux agressifs, les bénéfices de la prise en charge du GBM restent très modestes ; il est donc nécessaire de mieux caractériser ces cellules afin de développer de nouvelles thérapies ciblant les CSG. Le rôle des mécanismes post-transcriptionnels de régulation de l’expression génique dans le maintien des cellules souches cancéreuses a été démontré dans différentes tumeurs. Cependant, peu de protéines de liaison à l'ARN (RBP), régulateurs clés de ces événements, ont été identifiés dans le contexte des CSG. Mon projet de thèse s’inscrit dans le cadre de l’étude de RBP régulant les propriétés d’auto-renouvèlement et de survie des CSG afin d’approfondir nos connaissances sur les mécanismes moléculaires qui contribuent à la formation ou récurrence des GBM. Dans un premier temps, j’ai cherché à définir un protocole permettant d’enrichir la population de CSG maintenues en conditions de culture non-adhérentes qui favorisent la formation de neurosphères et le maintien d’une hiérarchie cellulaire. Confrontée à une forte hétérogénéité de signatures moléculaires, j’ai choisi de prendre cette caractéristique en compte dans un second temps en menant une étude comparative du transcriptome de 5 modèles de cellules souches de glioblastome provenant de patients différents. Cette analyse inclut également des cellules différenciées in vitro à partir des CSG ainsi que des cellules souches neurales humaines. Grâce à une approche de séquençage de leur transcriptome, mes travaux de thèse ont permis d’identifier une famille de régulateurs post-transcriptionnels enrichis dans les CSG, les protéines nELAVL. Ces résultats ont pu être confirmés par l’analyse de leur expression protéique dans des modèles in vitro et dans des coupes de tumeurs provenant de différents patients atteints de GBM. Une co-expression des protéines nELAVL avec OLIG2 ou SOX2 a été observée confirmant ainsi leur association avec l’état souche. ELAVL4 correspond au membre de la famille nELAVL le plus réprimé lors de la différenciation des CSG. Des outils de modulation de son expression ont été développé en vue d’évaluer son rôle dans les CSG par des approches de perte d’expression ou de gain de fonction

Glioblastoma (GBM) is the most common and aggressive primary adult brain tumor. GBM dismal prognosis can be explained by the presence of treatment resistant cells responsible for tumor relapse known as glioblastoma stem cells (GSC). Characterized by cellular plasticity, they are able to adapt to hostile environments. Thus, despite aggressive multimodal treatments, GBM curative therapies have provided only a modest benefit; it is therefore necessary to better characterize these cells in order to develop new GSC targeted therapies. The role of posttranscriptional mechanisms of gene expression regulation in the maintenance of cancer stem cells has been demonstrated in different tumors. However, few RNA-binding proteins (RBPs), key regulators of these events, have been identified in GSC. My thesis project consists in identifying RBP that are critical for self-renewal and increased survival properties of GSC. The aim of this study is to deepen our knowledge of the underlying molecular mechanisms of GBM development or recurrence. At first, I established a protocol to enrich for GSC using nonadherent culture conditions that promote the formation of neurospheres comprising a cellular hierarchy. I chose to take into account the facing problem of GSC molecular heterogeneity in a second step and carried out a comparative study of the transcriptome of 5 glioblastoma stem cell cultures from different patients. This analysis also includes in vitro differentiated cells originating from GSC as well as human neural stem cells. Using a transcriptome sequencing approach, my thesis work has led to the identification of a family of post-transcriptional regulators enriched in GSC, nELAVL proteins. These results were confirmed by protein expression analysis in in vitro neurospheres and within tumor sections from different GBM patients. Co-expression of nELAVL proteins with OLIG2 or SOX2 was observed thus confirming their association with stemness. ELAVL4 repesents the most differentially expressed member of nELAVL family upon GSC differentiation. Knock-down and gain-offunction tools targeting ELAVL4 have been developed to further assess its roles in GSC maintenance