Développement d'un modèle murin syngénique pour décrypter les étapes précoces de l'oncogenèse des gliomes diffus pédiatriques

Development of a syngeneic mouse model to decipher early oncogenesis of pediatric diffuse midline gliomas

• Auteur / Autrice : Sarra Bellanger
• Direction : David Castel
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Sciences du Cancer
• Date : Inscription en doctorat le 30/09/2024
• Etablissement(s) : université Paris-Saclay
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Cancérologie, Biologie, Médecine, Santé
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Prédicteurs moléculaires et nouvelles cibles en oncologie
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : Génomique et oncogénèse des tumeurs cérébrales pédiatriques
• Partenaire(s) de recherche : Référent : Faculté de médecine

Mots clés

Mots clés libres

Génomique sur cellule unique

Oncogenèse

Gliome pédiatrique

Modèle murin

Mouse model

Single cell genomics

Oncogenesis

Pediatric glioma

Epigenomics

Résumé

Les tumeurs cérébrales sont les tumeurs solides les plus fréquentes chez les enfants. Les gliomes pédiatriques de haut grade, et en particulier les gliomes diffus de la ligne médiane (DMG), ont un pronostic sombre. Ces tumeurs trouvent leur origine dans des altérations affectant le destin cellulaire au cours du développement cérébral. En effet, la mutation somatique initiatrice, conduisant à une substitution K27M dans les gènes codant pour l'histone H3, affecte la différenciation cellulaire en inhibant le complexe Polycomb Repressor 2 et bloque les cellules transformées dans un état souche/progéniteur rappelant les oligodendrocyte progenitor cells (OPC)(1,2). Malgré les progrès récents dans la compréhension du développement de ces tumeurs, nous manquons de détails sur la suite précise d'événements au cours des premières étapes de l'oncogenèse. Selon la localisation de la tumeur le long de la ligne médiane (thalamus vs. tronc cérébral), l'âge des patients ou le type d'histone H3 muté (H3.1 vs. H3.3), les mutations secondaires diffèrent(3-5). En outre, les cellules d'origine de ces tumeurs ne sont pas clairement définies, mais les preuves s'accumulent qu'elles sont multiples(6). Dans l'ensemble, il semble y avoir différents mécanismes de survie et d'adaptation dans différents contextes cellulaires que nous voulons élucider. Afin de déchiffrer la dérive (épi)génomique par rapport au développement normal du cerveau, nous utiliserons une modélisation murine de la maladie par électroporation in utero nécessaire au ciblage des cellules d'origine et à l'obtention de tumeur. Contrairement aux travaux publiés qui visaient à produire des tumeurs entièrement développées(7-8), nous modéliserons l'effet progressif des différentes mutations afin de saisir les changements et les adaptations cellulaires nécessaires au cours de l'oncogenèse. Pour ce faire, nous bénéficierons de l'expertise du consortium PEPR Cell-ID pour coupler notre modélisation à un profilage omique sur cellules uniques afin de saisir les changements dans le transcriptome, le protéome, l'épigénome et la conformation chromosomique au cours du développement précoce de la tumeur. Pour ce faire, nous comparerons les signatures (épi)génétiques des cellules de lignages normaux et tumoraux chez la souris. Nous espérons accumuler des connaissances importantes sur les mécanismes oncogéniques dans les DMG, mais aussi identifier des possibilités d'intervention thérapeutique ciblant le destin cellulaire dans cette maladie dévastatrice.

Brain tumors are the most frequent solid tumors in children. Pediatric high-grade gliomas and in particular diffuse midline gliomas (DMG) display a dismal prognosis. These tumors are rooted in alterations affecting cell fate during neurodevelopment. Indeed, the somatic driver mutation, leading to a K27M substitution in genes encoding histone H3, affects cellular differentiation by inhibiting the Polycomb Repressor Complex 2 and stalls transformed cells in a stem/progenitor state reminiscent of oligodendrocyte progenitor cells (OPC)(1,2). Albeit recent progresses on the comprehension of the development of these tumors, we lack details on the precise suite of events during the early steps of oncogenesis. Depending on the location of the tumor along the midline (e.g. thalamus vs. brainstem), the age of the patients, or the type of histone H3 mutated (H3.1 vs. H3.3), the secondary driver mutations differs(3–5). On top of this, the cell(s) of origin of these tumors are not clearly defined, but evidences accumulate that they are multiple(6). Altogether, there appears to be different survival and adaptation mechanisms in different cellular contexts that we want to elucidate. In order to decipher the (epi)genomic drift from normal brain development, we will use a murine modelling of the disease through in utero electroporation, necessary to target pre-natal tumor cells of origin and to obtain tumors. Contrary to published work that aimed to produced fully grown tumors(7,8), we will model the stepwise effect of the different mutations in order to capture the cellular changes and adaptations required during oncogenesis. For this, we will benefit from the expertise of the PEPR Cell-ID consortium to couple our modelling to state-of-the-art single cell omics profiling to capture changes in the transcriptome, proteome, epigenome and 3D chromosomal conformation during early tumor development. This will be achieved by comparing single-cell (epi)genetic signatures of normal and tumorigenic lineages in mice. We expect to accumulate important knowledge on the oncogenic mechanisms of DMG, but also identify opportunities for cell-fate directed intervention in this devastating disease.