Étude des mécanismes moléculaires et cellulaires par lesquels les facteurs de transcription paralogues PAX3-FOXO1 et PAX7-FOXO1 exercent leur activité oncogénique
Auteur / Autrice : | Line Manceau |
Direction : | Vanessa Ribes |
Type : | Thèse de doctorat |
Discipline(s) : | Biologie cellulaire et moléculaire |
Date : | Soutenance le 24/09/2021 |
Etablissement(s) : | Université Paris Cité |
Ecole(s) doctorale(s) : | École doctorale Bio Sorbonne Paris Cité (Paris ; 2014-....) |
Partenaire(s) de recherche : | Laboratoire : Institut Jacques Monod (Paris ; 1997-....) |
Jury : | Président / Présidente : Pascal Maire |
Examinateurs / Examinatrices : Pascal Maire, François Guillemot, Cécile Gauthier-Rouvière, Laura Broutier, Jean-François Ouimette | |
Rapporteurs / Rapporteuses : François Guillemot, Cécile Gauthier-Rouvière |
Mots clés
Mots clés contrôlés
Résumé
Le rhabdomyosarcome alvéolaire (RMSA) est un cancer pédiatrique rare des tissus mous causé par des réarrangements chromosomiques majeurs, incluant translocations, duplication du génome et perte ou amplification de pans de chromosomes. Le RMSA reste délétère pour les patients malgré l'utilisation de traitements complexes. Je me suis donc intéressé aux mécanismes moléculaires et cellulaires par lesquels les produits des translocations t(2,13) ou t(1,13) contribuent à la physiopathologie de ce cancer. Il s'agit de protéines chimères constituées des domaines de liaison à l'ADN de PAX3 ou PAX7, à savoir un paired (PD) et un homéodomaine (HD), et du domaine de transactivation de FOXO1. PAX3-FOXO1 et PAX7-FOXO1 sont des facteurs de transcription (FT) avec une capacité de transactivation significativement plus élevée que les PAX sauvages. Je me suis d'abord penchée sur un paradoxe révélé dans de nombreux types cellulaires. Malgré l'exceptionnel pouvoir de transactivation des PAX-FOXO1, leur potentiel de transformation maligne in vivo est faible. C'est également le cas dans le tube neural de l'embryon de poulet, modèle d'étude que nous avons utilisé. Dans ce modèle, les deux PAX-FOXO1 confèrent aux cellules neurales des caractéristiques moléculaires de RMSA, définies au préalable par des analyses transcriptomiques de biopsies et de lignées cellulaires de plusieurs types de RMS. Les PAX-FOXO1 conduisent également les cellules neurales épithéliales à adopter un phénotype mésenchymateux avec des propriétés invasives. En revanche, ils inhibent le cycle cellulaire. Cette inhibition peut être levée par surexpression d'activateurs des complexes CDK-cyclines. Cet impact négatif des PAX-FOXO1 sur la prolifération cellulaire fournit une explication assez simple de leur limitation apparente à induire une transformation maligne in vivo. J'ai ensuite entrepris une analyse structure-fonction de PAX3-FOXO1. Alors que les études génomiques montrent que son recrutement à l'ADN est principalement relayé par le PD, ce domaine n'est pas impliqué dans la délamination des cellules neurales induite par PAX3-FOXO1. Il est néanmoins requis pour l'induction de certains traits moléculaires associés au RMSA. A l'inverse, l'HD contribue à l'ensemble de l'activité de transformation de PAX3-FOXO1. Enfin, la transformation par PAX3-FOXO1 peut aussi être modulée en supprimant d'autres domaines protéiques, comme son extrémité N-terminale. Ainsi, notre étude fournit un faisceau de preuves montrant que la robustesse dans la génération d'un comportement oncogénique par un seul FT repose sur la complexité de sa structure protéique. Enfin, j'ai testé l'hypothèse d'une régulation différentielle de l'expression génique par PAX3-FOXO1 et PAX7-FOXO1, hypothèse qui pourrait expliquer des différences cliniques chez les patients portant la t(2,13) ou la t(1,13). À cette fin, j'ai créé des lignées inductibles de fibroblastes humains exprimant PAX3-FOXO1 ou PAX7-FOXO1. En plus d'une cohorte de gènes communément induits par ces deux FT, il existe des groupes de gènes dont l'expression est spécifiquement modulée par PAX3-FOXO1 ou PAX7-FOXO1, ce dernier induisant plus de gènes et à des niveaux plus forts. Grâce à la technique du 'CUT&Tag', nous avons montré que 30% des régions d'ADN sont spécifiquement liées par PAX3-FOXO1 ou PAX7-FOXO1 en raison d'une utilisation préférentielle respective de leur domaine PD ou HD. De plus, l'analyse du recrutement de la marque d'histone H3K27ac montre que PAX7-FOXO1 a une plus grande capacité à activer les régions enhanceurs que PAX3-FOXO1. Ces résultats à l'échelle du génome corrèlent avec des phénotypes de cycle cellulaire et de morphologie des fibroblastes spécifique à chaque PAX-FOXO1. Dans son ensemble cette étude soutient l'idée que les cellules à l'origine du RMSA interprètent de manière spécifique leur exposition à PAX3-FOXO1 ou à PAX7-FOXO1 ; ce qui pourrait sous-tendre l'hétérogénéité observée chez les patients.