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Développement et caractérisation de modèles cellulaires originaux pour l’étude du rôle de l’oncohistone H3.3K27M dans le phénotype agressif et résistant des cellules de DIPG
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Edité par CCSD -
International audience. Malgré un taux de survie à 5 ans global de 75%, les tumeurs cérébrales pédiatriques sont néanmoins en constante augmentation avec, parmi elles, une entité particulière que sont les gliomes diffus de la ligne médiane (DMG) altérés H3K27, dont le pronostic compte parmi les plus sombres avec une médiane de survie inférieure à un an. Ces tumeurs présentent une altération caractéristique de leur paysage épigénétique liée, dans la majorité des cas, à une mutation mono-allélique qui consiste en la substitution de la lysine 27 de l’histone H3 par une méthionine (H3K27M), induisant une altération globale du paysage épigénétique. La forme H3.3K27M, dont environ 65% des DMG localisés au tronc cérébral (ou DIPG) sont porteurs, corrèle avec le pronostic le plus péjoratif et une re-progression plus précoce des tumeurs post-radiothérapie. Bien que des liens entre la perturbation de l’épigénome induite par H3.3K27M et la tumorigenèse soient établis, des études visant à identifier et comprendre les mécanismes liés à la mutation ayant un potentiel impact sur la réponse aux traitements demeurent nécessaires pour améliorer le pronostic des DIPG.À cet effet, nous avons établi et caractérisé des modèles cellulaires isogéniques de DIPG knock-out (KO) pour l’allèle muté du gène H3F3A (codant H3.3). L’invalidation de la mutation dans ces modèles cellulaires engendre une réversion des altérations épigénétiques, en particulier concernant les marques de triméthylation et d’acétylation sur les lysines 27 des histones 3 (H3K27me3/ac). Forts de la validation épigénétique de nos modèles, une étude RNA-seq nous a ensuite permis d’associer un profil transcriptomique à la mutation H3.3K27M. Parmi les gènes différentiellement exprimés lors de cette étude, un enrichissement en gènes impliqués dans les processus de croissance et d’invasion cellulaire était observé, de manière cohérente avec l’inhibition de croissance constatée dans nos modèles invalidés. D’autre part, les capacités d’invasion de nos modèles sont actuellement à l’étude et des premiers résultats semblent indiquer une réduction de l’invasion dans nos modèles KO.Par ailleurs, étant donné les liens entre l’altération de l’épigénome et le remaniement du métabolisme des cellules de DIPG, nous avons développé un protocole permettant de caractériser le métabolisme énergétique de nos modèles de réversion cultivés en gliosphères (3D) à l’aide de la technologie seahorse XFe96. Ce workflow nous a permis de montrer que la mutation H3.3K27M n’impacte pas les paramètres du métabolisme de type OXPHOS dans nos modèles. Néanmoins, notre étude transcriptomique suggérait de potentiels changements du métabolisme des lipides associés à la mutation. En ce sens, nous étudions actuellement la possibilité d’un switch de dépendance de substrat (e.g., acides gras) lié à la mutation pour alimenter le métabolisme OXPHOS, phénomène ayant été décrit dans d’autres modèles cancéreux comme pouvant être à l’origine de résistances aux traitements. À ce jour, la radiothérapie constitue l’unique traitement de référence des DIPG qui y présentent néanmoins une réponse transitoire et limitée. Lors de travaux précédents au laboratoire, nous avons montré que l’expression de H3.3K27M dans des cellules de gliomes pédiatriques initialement non mutées pouvait engendrer une radiorésistance. Afin de confirmer ces résultats dans nos modèles de réversion, nous développons actuellement un protocole permettant d’évaluer la réponse à la radiothérapie de nos cellules de DIPG cultivées en suspension. D’autre part, afin d’étudier l’impact de la mutation sur le profil de réponse aux drogues, un screening de 100 composés a récemment été effectué sur nos modèles cellulaires. Cette approche pharmacologique nous a permis d’identifier une dizaine de composés dont l’efficacité est impactée par la mutation. La confirmation des hits obtenus et l’étude de certains des mécanismes moléculaires potentiellement associés sont en cours dans nos modèles.In fine, la caractérisation complète de nos modèles cellulaires isogéniques de réversion nous permettra d’identifier des talons d’Achille et/ou des mécanismes de résistance associés à la mutation H3.3K27M. Nous confirmerons nos résultats sur un panel élargi de modèles obtenu grâce à une collaboration avec l’université de McGill (Montréal). Par la compréhension fine des mécanismes ainsi identifiés, nous escomptons mettre en lumière de potentielles nouvelles cibles thérapeutiques pour le traitement des DIPG.
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