Étude des mécanismes de l'initiation et de la progression du myélome multiple par transcriptomique en cellule-unique et cartographie de l'hydroxyméthylome

A Study of the Initiation and Progression of Multiple Myeloma with Single-Cell Transcriptomics and Genome-wide Mapping of Hydroxymethylation Technologies

• Auteur / Autrice : Jean-Baptiste Alberge
• Direction : Stéphane Minvielle, Aurélien Sérandour
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie, médecine et santé
• Date : Soutenance le 15/02/2021
• Etablissement(s) : Nantes
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Biologie-Santé (Nantes)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Centre de Recherche en Cancérologie et Immunologie Intégrée Nantes Angers
• Jury : Président / Présidente : Françoise Kraeber-Bodéré
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Anaïs Bardet
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Jérôme Eeckhoute, Salomon Manier

Mots clés

Mots clés contrôlés

Cancérogenèse

5-Méthyl-cytosine

Génomique

Myélome multiple

Mots clés libres

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Résumé

Le myélome multiple (MM) est une tumeur hématologique causée par la prolifération incontrôlée de plasmocytes à longue durée de vie. L’hétérogénéité génomique du MM est caractérisée par une diversité importante des altérations génétiques somatiques, des modifications épigénétiques, et des programmes transcriptionnels dont l’articulation reste mal comprise et que nous explorons en trois axes. Nous montrons que (1) l’ADN du MM est globalement appauvri en 5-hydroxyméthylcytosine (5hmC) par rapport à l’ADN de plasmocytes non-tumoraux. Le faible niveau global de 5hmC dans l’ADN corrèle avec l’agressivité de la maladie. La marque est présente localement aux régions actives et transcrites de la chromatine, et reflète les sousgroupes moléculaires du MM (CCND1, MMSET, etc.) ainsi que leurs programmes d’expression génique associés. Puis, (2) nous décrivons les anomalies génomiques associées à la progression clinique et à l’acquisition de la résistance au venetoclax, une thérapie ciblée anti-BCL2. Les altérations génomiques sélectionnées sont concentrées sur la famille du BCL2 de façon clonale ou sousclonale. Ces résultats sont étayés par des tests fonctionnels et des analyses d’expression génique. Enfin, (3) nous proposons d’associer la transcriptomique des cellules de myélome aux paramètres de rendu d’imagerie médicale pour définir de nouveaux indicateurs pronostiques qui reflètent l’expansion et l’agressivité de la maladie. Ce travail contribue à notre compréhension de l’oncogenèse et de la progression du MM tout en fournissant des biomarqueurs susceptibles de trouver leur place en clinique.

Multiple Myeloma (MM) is a hematological malignancy caused by the uncontrolled proliferation of long-lived plasma cells. Genomic heterogeneity of MM is characterized by a significant diversity of somatic genetic alterations, epigenetic modifications, and of transcriptional programs whose integration remains poorly understood, and that we discuss in three parts. First, compared to normal plasma cells, we found global DNA 5-hydroxymethylcytosine (5hmC) levels to be lower in MM. Higher 5hmC levels correlated with a less severe disease. Local 5hmC remained at active and transcribed regions of the chromatin where it mirrored the MM molecular subgroups (CCND1, MMSET, etc.) as well as their gene expression programs. Second, we described unique genomic abnormalities that were associated with clinical progression and acquired resistance to venetoclax, an anti-BCL2 targeted therapy. The BCL2 family of genes displayed numerous alterations that were clonally or sub-clonally selected. Functional tests and gene expression profiling underpinned these results. Third, transcriptional programs of MM cells were associated with biomedical imaging parameters to define new prognostic markers that mirrored the expansion and severity of the disease. Together, this work contributes to our understanding of MM oncogenesis and progression while it also unravels novel clinical biomarkers.