Une biobanque de lignées cellulaires pour démêler l'hétérogénéité cellulaires dans les gliomes diffus mutés pour IDH1

A cell line biobank as a tool to unravel​ the cellular heterogeneity in ​ IDH1-mutant diffuse low grade gliomas​

• Auteur / Autrice : Leonor Garcia
• Direction : Jean- Philippe Hugnot
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Biologie Santé
• Date : Inscription en doctorat le 03/01/2022
• Etablissement(s) : Université de Montpellier (2022-....)
• Ecole(s) doctorale(s) : Sciences Chimiques et Biologiques pour la Santé
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : IGF - Institut de Génomique Fonctionnelle
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : PLASTICITÉ CÉRÉBRALE, CELLULES SOUCHES ET TUMEURS GLIALES DE BAS GRADE

Mots clés

Mots clés libres

Gliome diffus de bas grade

Mécanismes moléculaires

Hétérogénéité tumorale

Séquençage des ARNm sur cellule unique

Low-grade diffuse gliomas

Molecular mecanisms

Tumor heterogeneity

Single cell RNA-seq

Résumé

Les gliomes de bas de grade sont des tumeurs touchant principalement les jeunes adultes. Ces tumeurs prolifèrent lentement mais dégénèrent inexorablement en tumeur de haut grade (glioblastomes) au bout de quelques années. Mon laboratoire et d'autres travaux ont démontré la présence chez les patients de trois sous-types cellulaires tumoraux aux propriétés différentes dans ces gliomes IDH1, nommés “Stem cell-Like, “astro-like” et “oligo-like”, s'apparentant aux cellules souches neurales, aux astrocytes et aux oligodendrocytes du cerveau. Seule la fraction stem cell-like est proliférative. Cette hétérogénéité cellulaire est responsable de l'échec des thérapies actuelles. De plus, si l'identité de ces sous-populations a été bien caractérisée, il reste difficile à ce jour d'en étudier leurs propriétés, notamment les mécanismes permettant le maintien de ces différents sous-types. Le principal point de blocage pour la compréhension de ces sous populations réside dans l'accès limité à des modèles in vitro et in vivo pertinents pour l'étude des gliomes IDH1. C'est dans ce contexte que notre laboratoire a dérivé des lignées à partir de résections tumorales de patients. Au cours de ma thèse, j'ai tout d'abord caractérisé 4 lignées de gliomes de bas grade dérivées au laboratoire et validé ces dernières comme modèles pertinents. J'ai mis en évidence la présence des trois sous-types cellulaires. J'ai également démontré la présence de cellules quiescentes, correspondant à un des trois sous-types. J'ai ensuite été en mesure de trier deux des trois sous-types, les cellules « astro-like » et les cellules « oligo-like ». Des analyses haut débits (séquençage des ARN et spectrométrie de masse des protéines) ont mises en évidence des propriétés bien distinctes entre les deux populations. J'ai démontré que l'une des deux sous-populations triées est fortement plastique et peut reformer l'autre sous-population en quelques jours. Enfin, je me suis intéressée à l'implication d'un inhibiteur de la voie NOTCH, exprimé exclusivement dans le phénotype « oligo-like » dans ce phénomène de plasticité cellulaire. Les résultats préliminaires semblent indiquer que cet inhibiteur joue un rôle dans la transition des cellules « astro-like » vers un état « oligo-like ».

Low-grade gliomas are tumors that mainly affect young adults. These tumors proliferate slowly but inexorably degenerate into high-grade tumors (glioblastomas) within a few years. My laboratory and others have demonstrated the presence in patients of three tumor cell subtypes with different properties in these IDH1 gliomas, named “Stem cell-Like”, “astro-like” and “oligo-like”, resembling neural stem cells, astrocytes and oligodendrocytes of the brain. Only the stem cell-like fraction is proliferative. This cellular heterogeneity is responsible for the failure of current therapies. While the identity of these subpopulations has been well characterized, it remains difficult to study their properties, and in particular the mechanisms by which these different subtypes are maintained. The main challenge to understanding these subpopulations is the limited access to relevant in vitro and in vivo models for the study of IDH1 mutant gliomas. It is in this context, our laboratory has derived lines from patient tumor resections. During my thesis, I first characterized 4 low-grade glioma cell lines derived from patient resections, the validated them as relevant models. I demonstrated the presence of all three cell subtypes. I also demonstrated the presence of quiescent cells, corresponding to one of the three subtypes. I was then able to sort out two of the three subtypes, “astro-like” cells and “oligo-like” cells. High-throughput analyses (RNA sequencing and proteins mass spectrometry) revealed distinct properties between the two populations. I demonstrated that one of the two sorted subpopulations is highly plastic and can reform the other subpopulation within a few days. Finally, I investigated the involvement of an inhibitor of the NOTCH pathway, expressed exclusively in the “oligo-like” phenotype, in this phenomenon of cellular plasticity. Preliminary results suggest that this inhibitor plays a role in the transition of astro-like cells to an oligo-like state.