Cinétique mutationnelle et transcriptionnelle des cancers colorectaux microsatellites instables, sporadiques et héréditaires (i.e. le syndrome de Lynch) : de la crypte MMR-déficiente à l’adénocarcinome

Mutation and Transcriptional Landscape of Microsatellite Instability Colorectal Cancers, Sporadic and Hereditary (i.e. Lynch Syndrome) : from MMR-deficient Crypt to Adenocarcinoma

• Auteur / Autrice : Hugo Montémont
• Direction : Ada Collura
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génétique et génomique
• Date : Soutenance le 18/12/2023
• Etablissement(s) : Sorbonne université
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Physiologie, Physiopathologie et Thérapeutique (Paris ; 2000-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Centre de recherche Saint-Antoine (Paris ; 2009-....)
• Jury : Président / Présidente : Franck Bielle
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Pierre Saintigny, Rémy Nicolle
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Manuel Rodrigues, Julie Pannequin

Mots clés

Mots clés contrôlés

Cancérogenèse

Instabilité des microsatellites

Séquençage à haut débit

Adénocarcinome

Syndrome de Lynch

Cancer colorectal

Mots clés libres

Génomique

Cancer

Bio-informatique

Génétique

Physiologie

Genomics

Cancer

Bioinformatics

Genetics

Physiology

Résumé

Le système MMR (pour Mismatch Repair) est un mécanisme de réparation des mésappariements de bases survenant pendant la réplication. La déficience du MMR induit une instabilité nucléotidique de l’ADN particulièrement importante dans les séquences répétées du génome (ou microsatellites). L’accumulation de nombreuses mutations entraîne la transformation des cellules et le développement de cancers appelés MSI (pour Microsatellite Instability). Les cancers MSI sont observés dans 10-15% des cancers colorectaux (CRC, ColoRectal Cancer) et ils sont caractérisés par un phénotype hypermutateur et une forte infiltration en cellules immunitaires. Dans la majorité des cas, les cancers MSI sont d’origine sporadique, et se développent suite à une modification épigénétique inactivatrice du système MMR. Cependant, dans 10% des cas les cancers MSI sont d’origine héréditaires (mutation germinale du MMR) : c’est le syndrome de Lynch. La tumorigenèse MSI colique se décrit en trois phases : (i) la perte d’activité du système MMR objectivée par l’apparition de cryptes MMR-déficientes pré-cancéreuses dans la muqueuse colique saine des patients atteints par le syndrome de Lynch exclusivement (initiation) ; (ii) l’accumulation de mutations qui induit la transformation en tumeur bénigne ou adénome ; (iii) la progression du cancer en tumeur maligne ou adénocarcinome. Malgré des années de recherche, les mutations clés (drivers) de la tumorigenèse MSI colique sporadique et héréditaire n’ont pas été formellement identifiées. L’avènement des technologies de séquençage haut-débit (de l’exome et/ou du transcriptome) offre de nouvelles opportunités pour décrire le paysage mutationnel et transcriptionnel de la tumorigenèse MSI colique, afin d’identifier les mutations (et/ou les mécanismes) drivers. Durant mes travaux de thèse, j’ai étudié l’implication de l’instabilité microsatellitaire intronique dans l’initiation et la progression tumorale MSI colique. Nous avons démontré que cette instabilité est impliquée dans l’altération de l’épissage des ARN pré-messagers. Nous avons mis en avant une signature spécifique et driver de la tumorigenèse MSI colique, de 985 gènes impliqués dans la prolifération, la différenciation et la survie cellulaire (Jonchère & Montémont et al., soumis pour publication). Également, dans des travaux préliminaires, j’ai décrit l’instabilité microsatellitaire codante et identifié des mutations potentiellement drivers de l’initiation et de la progression tumorale. Enfin, j’ai développé une approche technique pour étudier les lésions précoces pré-cancéreuses appelé ILAM-NGS (pour Immunohistochemestry Laser-Assisted Microdissection for Next-Generation Sequencing).

The Mismatch Repair (MMR) is a repair mechanism for base mismatches occurring during replication. MMR deficiency leads to DNA nucleotide instability, particularly in repeated genome sequences (or microsatellites). The accumulation of numerous mutations leads to cell transformation and the development of cancers known as Microsatellite Instability (MSI). MSI cancers are observed in 10-15% of colorectal cancers (CRC) and are characterised by a hypermutator phenotype and a high infiltration of immune cells. In most cases, MSI cancers are sporadic in origin, developing because of an epigenetic modification that inactivates the MMR system. However, in 10% of cases, MSI cancers are hereditary (germline mutation of the MMR): this is Lynch syndrome. Colonic MSI tumorigenesis can be described in three phases: (i) loss of MMR system activity observed with pre-cancerous MMR-deficient crypts in the healthy colonic mucosa of patients with Lynch syndrome only (initiation); (ii) accumulation of mutations that induce transformation into a benign tumour or adenoma; (iii) progression to a cancer stage called adenocarcinoma. Despite years of research, the driving mutations of MSI tumorigenesis have not been formally identified. The advent of high-throughput sequencing technologies (exome and/or transcriptome) offers new opportunities to describe the mutational and transcriptional landscape of colonic MSI tumorigenesis, in order to identify the driving mutations (and/or mechanisms). During my thesis, I studied the involvement of intronic microsatellite instability in the initiation and progression of colonic MSI tumours. We demonstrated the role of non-coding mutations in the alteration of RNA splicing. We have highlighted a specific MSI-driven signature of 985 genes involved in proliferation, differentiation, and cell survival (Jonchère & Montémont et al., submitted for publication). In preliminary work, I have also described coding microsatellite instability and identified mutations that are potential drivers of tumour initiation and progression. Finally, I have developed a technical approach for studying early pre-cancerous lesions called ILAM-NGS (for Immunohistochemistry Laser-Assisted Microdissection for Next-Generation Sequencing).