Régulation génétique de la fonction des cellules souches hématopoïétiques lors du vieillissement et de la leucémogenèse

Genetic regulation of hematopoietic stem cell function upon aging and leukemogenesis

• Auteur / Autrice : Sarah Duchamp
• Direction : Catherine Sawai
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Biologie du cancer
• Date : Inscription en doctorat le 01/10/2023
• Etablissement(s) : Bordeaux
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de la vie et de la santé
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : BoRdeaux Institute of onCology
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : Modeling transformation and resistance in leukemia

Mots clés

Mots clés libres

Cellule souche hématopoïétique

Cas9 édition génétique

In vivo

Vieillissement

Leucémie

Cas9 gene editing

In vivo

Leukemia

Aging

Hematopoietic stem cell

Résumé

Les défauts hématopoïétiques liés au vieillissement (modifications de l'hématopoïèse, augmentation des cancers tels la leucémie aigüe myéloïde (LAM)) sont en partie dus aux altérations des cellules souches hématopoïétiques (CSH). Comment l'altération des CSH due au vieillissement favorise le développement de leucémies est méconnue. Les CSH sont étudiées en réalisant des expériences de greffe, ce qui entraine une forme de stress. L'impact du vieillissement ainsi que des leucémies sur les fonctions des CSH endogènes (sans greffe) reste inexploré mais doit être établit afin de comprendre les mécanismes liés à l'âge qui conduisent au développement de LAM et d'autres tumeurs myéloïdes. Nous avons récemment établi un modèle de souris transgénique qui permet l'étude des CSH endogènes par « lineage tracing ». Avec ce système, nous avons quantifié la contribution des CSH à la production des cellules hématopoïétiques chez les souris jeunes et vieilles. De plus, une analyse transcriptomique au niveau « single-cell » nous a permis d'identifier des gènes dont l'expression est modifiée dans les CSH vieilles. Nous faisons l'hypothèse que ces gènes contribuent à la perte de fonction des CSH et au développement de LAM. En utilisant une approche CRISPR-Cas9, nous réaliserons des inactivations de ces gènes candidats dans des CSH et nous étudierons l'impact de l'inactivation sur la capacité des CSH murines à proliférer et à se différencier par des tests in vitro et in vivo. Nous réaliserons des expériences similaires dans des lignées cellulaires humaines de la LAM afin de mesurer l'impact des gènes candidats sur la fonction des cellules leucémiques, notamment l'initiation et le maintien de la maladie. Ce projet nécessite de l'expérimentation in vivo ainsi que des techniques classiques de biologie cellulaire et moléculaire comme la culture cellulaire, la PCR, la PCR quantitative, la cytométrie en flux.

Aging is associated with multiple defects in the hematopoietic system including impaired adaptive immune responses, skewing in the types of cells produced, and increased incidence of certain cancers like acute myeloid leukemia (AML). These hematopoietic deficiencies are primarily attributed to age-related changes in hematopoietic stem cells (HSCs), but how they arise remains poorly understood. HSCs have been studied extensively using transplantation, which is now generally considered to be a 'stress' condition, in part because experimental systems that enable the study of adult HSCs in their native environment have only recently been described. The effect of aging on the functions of endogenous HSCs (i.e. in the absence of transplantation) is not known but must be determined in order to define the mechanisms that lead to age-associated development of AML and other myeloid neoplasms. We recently generated a transgenic reporter mouse system that enables the study of endogenous HSCs. Using this system, we quantified the output of HSCs upon aging and observed that old HSCs have a global differentiation defect. Moreover, single-cell transcriptomic analyses identified a number of differentially expressed genes within HSCs that are specific to aging. We hypothesize that this differential expression of genes contributes to the loss of function of normal HSCs upon aging and to the development of AML. Using a Cas9-mediated approach, we will generate genetic deletions of candidate genes in normal HSC and progenitors (HSPCs) and investigate the impact of gene deletion of murine HSPC ability to proliferate and differentiate both in vitro and in vivo. We will perform similar experiments in human leukemic cell lines in order to determine the contribution of candidate genes to leukemic cell function including initiation and maintenance of disease. These studies rely on in vivo experimentation as well as basic cellular and molecular biology techniques including cell culture, PCR, qRT-PCR, and flow cytometry.