Dérégulation de l'épigénome dans la transformation des cellules B par le virus d'Epstein Barr

Epigenome deregulation in Epstein Barr virus-induced oncogenic B cell transformation

• Auteur / Autrice : Francesca Manara
• Direction : Zdenko Herceg, Henri Gruffat, Rita Khoueiry
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie du cancer
• Date : Soutenance le 17/01/2023
• Etablissement(s) : Lyon 1
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale de Biologie Moléculaire Intégrative et Cellulaire (Lyon ; 1999-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Centre international de recherche sur le cancer
• Jury : Président / Présidente : Véronique Maguer-Satta
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Zdenko Herceg, Marthe De Boevre, Jean Feuillard, Agnès Bernet, Sylvain Latour
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Marthe De Boevre, Jean Feuillard

Mots clés

Mots clés contrôlés

Aflatoxines

Méthylome

Tumeur de Burkitt

Virus d'Epstein-Barr

Mots clés libres

EBV

Épigénétique

Lymphome de Burkitt

Méthylation de l'ADN

Aflatoxine B1

EBV

Epigenetics

Burkitt's lymphoma

DNA methylation

Aflatoxin B1

Résumé

Le virus d'Epstein-Barr (EBV) est un herpèsvirus humain agent étiologique de plusieurs formes de lymphomes, dont le lymphome de Burkitt endémique (eBL). Étant donné le rôle central des modifications épigénétiques dans la définition des programmes d'expression génique responsables du destin d'une cellule et étant donné l'exploitation virale de la machinerie épigénétique de l'hôte pour maintenir la persistance latente, le remodelage de l'épigénome de la cellule B hôte pourrait être un mécanisme crucial qui sous-tend la transformation des cellules malignes par l'EBV. Par conséquent, l'objectif de cette thèse était d'explorer les mécanismes épigénétiques clés de la reprogrammation des cellules B par l'infection d’EBV. Dans la première partie de la thèse, nous avons étudié les signatures méthylomiques spécifiques à l'infection qui sous-tendent la lymphomagenèse de Burkitt perturbant le profil d'expression des gènes du cancer, favorisant ainsi la carcinogenèse associée à l'EBV. La première étude a conduit à l'identification de l'expression altérée du régulateur épigénétique KDM2B ; en accord avec son rôle de demethylation d'histone impliqué dans l'établissement d'une chromatine inhibant la transcription, la répression transcriptionnelle de KMD2B permettrait de lever un mécanisme de restriction de l'hôte. Dans la deuxième étude, nous avons pris en compte un autre facteur de risque environnemental de la eBL en plus de l'EBV : l'aflatoxine B1, un agent cancérogène connu capable de moduler la composition de la méthylation de l'ADN chez les individus exposés de façon chronique à une alimentation contaminée. Par conséquent, nous avons effectué une interrogation à l'échelle du génome des signatures de méthylation de l’ADN communes induites par l'infection dans l'eBL et l'exposition à l'AFB1 afin d'identifier un déterminant crucial de la pathogenèse de l'eBL. Cela a conduit à l'identification de l'expression dérégulée du gène TGFBI, qui code pour un composant de la matrice extracellulaire, qui pourrait avoir un rôle potentiel dans le remodelage du microenvironnement en faveur de l'initiation et de la progression du cancer. L'objectif de la dernière partie de la thèse était l'étude des événements épigénétiques clés dans le processus d'immortalisation des cellules B par l'EBV in vitro. Plus précisément, nous avons cherché à révéler les mécanismes de l'immortalisation des cellules B dans le processus d'immortalisation. Plus précisément, nous avons cherché à révéler les gènes codant pour des facteurs régulateurs de l’épigénétiques dont la dérégulation de leur expression/fonction par le virus semble cruciale pour la progression de l'infection, et la transformation maligne. En parallèle, nous voulons explorer le remodelage du paysage épigénomique afin de mieux comprendre les mécanismes par lesquels l'EBV immortalise les lymphocytes B au repos en orchestrant un remodelage intense de la structure chromatinienne de l'hôte. Ici, l'analyse du transcriptome à différents moments du processus d'immortalisation cellulaire a révélé la régulation négative de l'histone méthyl transférase KMT2D, qui contient souvent des mutations de perte de fonction dans les lymphomes EBV-négatifs. Les résultats préliminaires d'études in vitro suggèrent qu’une réduction progressive de la transcription de la KMT2D conduisant à une diminution de la marque d'histone H3K4me1, essentielle dans la fonction des enhancers. En parallèle, nous avons étudié de manière contextuelle le remodelage du paysage épigénomique de la cellule hôte, en conduisant une expérience ATAC-seq pour comprendre l'impact de l'infection sur le réarrangement chromatinien structurel qui sous-tend la transformation des cellules malignes. Dans l'ensemble, ces études apportent des connaissances nouvelles visant à une meilleure compréhension des mécanismes moléculaires à l'origine de l'étiopathogénie de la eBL (et de la lymphomagénèse des cellules B associée à l'EBV en général).

Epstein-Barr virus (EBV) is a human herpesvirus with a preferential tropism for B lymphocytes and an etiological agent of several forms of lymphoma, including endemic Burkitt's lymphoma (eBL). EBV infection triggers molecular deviations pathways maintaining the host B cell identity. Given the central role of the epigenomic landscape in defining the gene expression programs responsible for a cell's fate and given the viral exploitation of the host's epigenetic machinery in response to the requirements of establishing a latent persistence, the host B cell’s epigenome rewiring could be a crucial mechanism underlying EBV-mediated malignant cell transformation. The overarching aim of this thesis was to investigate the epigenetic mechanisms of EBV infection mediated malignant B-cell reprogramming. In the first part of the thesis, we investigated infection specific epigenomic (DNA methylome) signatures associated with Burkitt's lymphomagenesis and cancer-specific gene expression profile that may promote the EBV-associated carcinogenesis. The first study led to the identification of the downregulation of the lysine demethylase 2B (KDM2B); consistent with its role as histone modifier involved in establishing a repressive chromatin environment inhibiting transcription, our results suggested that KMD2B transcriptional repression may be part of viral “strategies” to counteract host defense mechanisms. In the second study we explored another environmental risk factor of eBL besides EBV: aflatoxin B1 (AFB1), a known carcinogen able to modulate DNA methylation composition in individuals chronically exposed to a contaminated diet. To this end, we performed a genome-wide analysis of the common methylation signatures shared by the EBV infection-positivity in eBL and exposure to AFB1 with the aim of identifying a crucial determinant of the eBL pathogenesis shared by two main cancer risk factors. This led to the identification of the deregulated expression of TGFBI, the cancer-related gene encoding for a secreted extracellular protein, component of the extracellular matrix, which may have a potential role in reshaping the microenvironment in favor of cancer initiation and progression. The last part of the thesis focused on investigating the key epigenetic events in the process of EBV mediated B cell immortalization in vitro, which recapitulates the key events of B cell lymphomagenesis. More specifically, we aimed at revealing potential host epigenetic regulator genes whose manipulation in expression/function by the virus may be crucial for the infection progression, thereby contributing to malignant subversion of the infected cell identity programs. In parallel, we aimed to explore the epigenomic landscape remodeling to gain insights into the mechanisms by which EBV immortalizes resting B lymphocytes through orchestrating an intense reshaping of host chromatin structure. Here, transcriptome analysis at different timepoint throughout the process of cell immortalization revealed the downregulation of the histone methyltransferase KMT2D, which often harbors loss-of-function driver mutations in EBV-negative lymphomas. Preliminary findings from our in vitro studies support a progressive KMT2D transcriptional silencing leading to decreased levels of the respective histone mark H3K4me1, which is essential in enhancers priming. In parallel, we contextually investigated the epigenomic landscape reshaping of the host B cell by conducting an ATAC-seq experiment to understand the impact of EBV infection on the chromatin structural rearrangement underpinning malignant cell transformation. Overall, the results generated by these studies advanced the current understanding of molecular mechanisms driving the etiopathogenesis of eBL (and EBV-associated B cell lymphomagenesis in general), also potentially providing useful targets for diagnostic biomarker discovery and novel therapies.