Impact des altérations de l'hétérochromatine et de la dé-répression des éléments transposables dans l'hématopoïèse clonale et la leucémogénèse // The role of heterochromatin alterations and transposable elements derepression in clonal hematopoiesis and le

L'hématopoïèse clonale à potentiel indéterminé (CHIP) se caractérise par l'expansion de cellules souches hématopoïétiques (CSH) présentant des mutations dans des gènes communément associés à la leucémie myéloïde, en l'absence de maladie hématologique. La prévalence de la CHIP augmente avec l'âge, dans un contexte inflammatoire1. La CHIP peut évoluer vers un syndrome myélodysplasique (SMD) à faible risque qui peut progresser vers un SMD à haut risque et vers une leucémie aiguë myéloïde secondaire2, parfois en passant par une étape intermédiaire telle que la leucémie myélomonocytaire chronique (LMMC). Il est essentiel d'identifier les déclencheurs des hémopathies chez les personnes atteintes de CHIP afin d'intercepter le développement de la maladie.
Le facteur épigénétique TET2 fait partie des plus mutés dans la CHIP. L'expansion des CSH mutantes TET2 est associée au vieillissement et l'inflammation1. L'inflammation chronique est également associée à la pathogenèse des tumeurs myéloïdes3. Outre son rôle catalytique dans la déméthylation de l'ADN, TET2 réprime aussi la transcription des gènes en recrutant HDAC1/2 à la chromatine4. La perte de TET2 entraîne une hypométhylation de l'ADN au niveau des séquences répétées, conduisant à la dérépression des éléments transposables (TE) chez les souris double Knock-Out (KO) Tet2/35. TET2 régule l'état de la chromatine et la marque d'histone répressive H3K9me3 au niveau des TEs dans les cellules souches et progénitrices hématopoïétiques (CSPH) et les cellules souches embryonnaires respectivement6,7. Le lien entre altérations épigénétiques associées aux mutations TET2 et l'expansion clonale des CSH et la progression de la maladie est mal connu.
Les TE sont réprimés par l'hétérochromatine, via H3K9me3 et la méthylation de l'ADN. Ce sont des séquences répétées qui représentent près de la moitié des génomes de la souris et de l'homme. Les TE peuvent se propager dans le génome et induire des cassures de l'ADN. Ils peuvent également être détectés comme des parasites et déclencher l'activation de voies immunitaires antivirales. Alors que les TE sont généralement reconnus comme des oncogènes, des études récentes suggèrent qu'ils ont été sélectionnés au cours de l'évolution pour leur fonction suppresseur de tumeurs grâce à leur capacité à induire un mimétisme viral et/ou l'activation de p538,9.
Nous avons montré, avec d'autres, que l'expression anormale des TE dans les CSH de souris, sous l'effet de stress tels que l'irradiation et les chimiothérapies, induit l'accumulation de cassures de l'ADN et une réponse inflammatoire qui pourrait être impliquée dans les changements fonctionnels des CSH et leur vieillissement10,11. Les cellules tumorales qui répriment les TE à un niveau tolérable pour leur survie et leur prolifération grâce à un «switch épigénétique» pourraient être sélectionnées. La répression des TE est nécessaire à la prolifération des lignées cellulaires de LAM12. Nos données préliminaires obtenues dans des CSH de souris montrent qu'un switch épigénétique réprimant les sous-familles les plus récentes de TE protège les CSH Tet2-/- des effets délétères de l'inflammation par rapport aux cellules non mutées. Cela pourrait conduire à leur expansion en réponse à l'inflammation (ms en préparation). Même si différents en termes de nature, de séquence et de localisation dans le génome, les mécanismes épigénétiques contrôlant les TE et les conséquences de leur dérégulation sur la stabilité génomique et l'inflammation sont conservés entre l'homme et la souris.
En étudiant les marques d'histones, la méthylation de l'ADN, l'expression des TE et en effectuant des tests fonctionnels dans des CSPH humaines déficientes pour TET2 ou prélevées chez des patients, nous testerons l'hypothèse selon laquelle les changements épigénétiques au niveau des TE peuvent être impliqués dans l'expansion clonale des CSH mutées pour TET2 dans un contexte inflammatoire lié à l'âge et dans la progression leucémique.
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Clonal hematopoiesis of indeterminate potential (CHIP) is characterized by the expansion of hematopoietic stem cells (HSCs) with somatic mutations in genes commonly associated with myeloid leukemia, in the absence of hematological disease. CHIP prevalence increases with age, in a context of low-grade inflammation1. CHIP cases are associated with a 10-fold increased risk of leukemia and is thus considered as a preleukemic state. CHIP may evolve to a low-risk myelodysplastic syndrome (LR-MDS) that can progress towards an high-risk (HR-) MDS and to secondary acute myeloid leukemia (sAML)2, sometimes through an intermediate MDS/myeloproliferative step such as chronic myelomonocytic leukemia (CMML). It is crucial to identify the endogenous and exogenous triggers of hemopathies in people with CHIP to intercept disease development.
The mutations found in epigenetic factors such as TET2 are among the most frequent mutations in CHIP. TET2-mutant HSCs expand upon aging and inflammation1. Chronic inflammation is also associated with the pathogenesis of myeloid malignancies3.
Besides its catalytic role in DNA demethylation, TET2 was also shown to repress gene transcription through its non-catalytic role by recruiting HDAC1/2 to chromatin4. TET deficiency results in focal hypermethylation but also unexpected widespread DNA hypomethylation at repeats, leading to the derepression of transposable elements (TE) in Tet2/3 double Knock-Out (KO) mice5. TET2 was also shown to regulate chromatin state at TEs in HSPCs and the enrichment of the repressive H3K9me3 histone mark at TEs in embryonic stem cells6,7. How epigenetic alterations associated with TET2 mutations are linked to clonal expansion and to disease initiation and progression remains undefined.
TEs are repressed at the level of heterochromatin, through H3K9me3 and DNA methylation. TEs are repetitive sequences that represent almost half of the mouse and human genomes. TE can spread in the genome and induce double strand breaks. They can also be sensed as genomic parasites and trigger activation of antiviral immune pathways. While TEs are commonly recognized as oncogenes, recent studies have suggested that they have been evolutionarily selected for their tumor-suppressing function through their ability to induce viral mimicry and/or p53 activation8,9. We and others have shown that abnormal TE expression in mouse HSCs upon stresses such as irradiation, chemotherapies, and inflammation, induces the accumulation of DNA damage and an inflammatory response which might be involved in the HSC functional changes and aging phenotype10,11. Tumor cells that repress TE-induced DNA damage and inflammatory response to a level tolerable for their survival and proliferation through an 'epigenetic switch' may be selected. Repression of TE is necessary for AML cell line proliferation12.
Our preliminary data obtained in mouse HSCs show that an epigenetic switch repressing the youngest subfamilies of TEs protects Tet2-/- HSCs from inflammation-induced HSC loss of function compared to their non-mutated counterparts. This may lead to their clonal expansion upon inflammation (ms in preparation). Even if different in term of nature, sequence and localization in the genome, the epigenetic mechanisms controlling TEs, and the consequences of their deregulation on genomic stability and the induction of inflammation are conserved between human and mouse.
By studying histone marks, DNA methylation, TE expression, and performing functional assays in human HSPC deficient for TET2 or collected from patients, we aim to test the hypothesis that epigenetic changes at TE may be involved in the clonal expansion of TET2-mutated HSPC upon inflammaging and in leukemic progression.
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Début de la thèse : 01/10/2025

Contrats ED : Programme blanc GS-LSaH

Université Paris-Saclay GS Life Sciences and Health

582 Cancérologie : Biologie - Médecine - Santé

Les expériences que le doctorant aura à réaliser seront des CUT&tag, séquençages nanopore, RNA-seq, RT-PCR quantitatives, ChIP-qPCR, immunofluorescence, culture de cellules primaires, marquage et cytométrie en flux. Des compétences en bioinformatique seraient appréciées.
The experiments the student will have to carry out will be CUT&Tag, nanopore, RNA-seq, quantitative RT-PCR, ChIP-qPCR, immunofluorescence (IF) staining, primary cell culture, staining and flow cytometry. Skills in bioinformatic analysis will be appreciated.