Soutenance de thèse de Alexandre ESPANA

La leucémie aiguë lymphoblastique de type T (LAL-T) est un cancer hématologique agressif résultant de la transformation des précurseurs des lymphocytes T arrêtés à des stades spécifiques de différenciation. Au cours de la dernière décennie, de grands progrès ont été réalisés dans l'identification d'anomalies génétiques dans la LAL-T. Les analyses cytogénétiques et transcriptomiques ont conduit à la classification de LAL-T en différents groupes suivant l’expression anormale de facteurs de transcription spécifiques (TAL1 ; LMO1/2 ; TLX1/3 ; LYL ; HOXA ; MEF2c, respectivement) et le stade de blocage de la différenciation. Dans ces sous-groupes, un certain nombre d’autres anomalies génétiques récurrentes sont observées, notamment la perte d’activité des principaux suppresseurs de tumeurs (par exemple les mutations inactivatrices de PTEN et du locus suppresseur de tumeur CDKN2A) et l’activation d’oncogènes (par exemple les mutations activatrices dans NOTCH1, IL7R/JAK et plusieurs autres voies). Ces anomalies génétiques ont principalement pour effet de bloquer la différenciation des lymphocytes T et elles délimitent ainsi des sous-groupes de LAL-T avec des profils d'expression génétique spécifique. La régulation de l’expression des gènes spécifiques d’un type cellulaire nécessite l’interaction de différents types d’éléments cis-régulateurs comme les promoteurs et les éléments génomiques distaux tels que les amplificateurs/enhancers, les isolateurs/insolators, ou les inactivateurs/silencers. Plus récemment, il a été montré que les super-amplificateurs, définis comme un groupe d’amplificateurs densément occupés par des facteurs de transcription majeurs, sont devenus les principaux régulateurs de l’identité cellulaire. Il n’est pas surprenant que des études épigénomiques à grande échelle aient montré un gain et une perte massive de l’activité de ces (super)amplificateurs dans les cellules cancéreuses. De nombreux exemples signalent une oncogenèse provoquée par un amplificateur impliquant des altérations génétiques ou des dérégulations épigénétiques comme le détournement de facteurs de transcription oncogénique, une duplication de l’amplificateur de MYC, la réactivation de TAL1 induite par une mutation d’un amplificateur de TAL1 ou par la perturbation des isolateurs autour de TAL1. Il est intéressant de noter que ces travaux ont également démontré que le mode de réactivation de TAL1, plutôt que son niveau d’expression, a un impact sur les résultats cliniques de la LAL-T. Ainsi, la dérégulation fonctionnelle des éléments régulateurs des oncogènes par mutation directe ou indirecte, apparait comme un mécanisme oncogénique majeur. De plus, il a été démontré que les perturbations de l’activité régulatrice des médicaments épigénétiques inhibent sélectivement l’expression des oncogènes tumoraux dans divers types de leucémie. Par exemple, la sensibilité de La LAL-T à JQ1, un inhibiteur de (super)-amplificateurs, a été démontrée comme étant le résultat du ciblage d’un super-amplificateur de RUNX1 spécifique des lymphocytes T. Etant donné le rôle bien reconnu de la dérégulation épigénétique dans la leucémogenèse, il est probable qu’une fraction importante des amplificateurs oncogéniques reste à découvrir et à évaluer sur le plan fonctionnel. En croisant les données épigénomiques que nous avons générées dans le cadre du consortium Européen d’épigénomique Blueprint et les données transcriptionnelles de patients, nous avons identifié des amplificateurs oncogéniques potentiels par des approches in silico. Il est désormais nécessaire de valider expérimentalement l’activité de ces régions, d’étudier le ou les mécanismes d’action, et d’évaluer la pertinence oncogénique des amplificateurs sélectionnés par l’ingénierie génétique CRISPR/Cas9.

T cell Acute lymphoblastic leukaemia (T-ALL) is an aggressive hematological cancer resulting from the transformation of T cell precursors arrested at specific stages of differentiation. Over the past decade, great progress has been made in identifying genetic abnormalities in the T-ALL. Cytogenetic and transcriptomic analyses led to the classification of T-ALL into different groups according to the abnormal expression of specific transcription factors (TAL1; LMO1/2; TLX1/3; LYL; HOXA; MEF2c, respectively) and the differentiation blocking stage. In these subgroups, a number of other recurrent genetic abnormalities are observed, including loss of activity of the main tumour suppressors (e. g. PTEN inactivating mutations and CDKN2A tumour suppressor locus) and activation of oncogenes (e. g. activating mutations in NOTCH1, IL7R/JAK and several other routes). These genetic abnormalities mainly block T cell differentiation and thus delimit subgroups of LAL-T with specific gene expression profiles. The regulation of the expression of genes specific to a cell type requires the interaction of different types of cis-regulatory elements such as promoters and distal genomic elements such as amplifiers/enhancers, isolators/insolators, or inactivators/silencers. More recently, it has been shown that super-amplifiers, defined as a group of amplifiers densely occupied by major transcription factors, have become the main regulators of cellular identity. It is not surprising that large-scale epigenomic studies have shown a massive gain and loss in the activity of these (super)amplifiers in cancer cells. Many examples report amplifier-induced oncogenesis involving genetic alterations or epigenetic deregulations such as diversion of oncogenic transcription factors, duplication of the MYC amplifier, reactivation of TAL1 induced by a mutation of a TAL1 amplifier or by disruption of isolators around TAL1. It is interesting to note that this work has also shown that the mode of reactivation of TAL1, rather than its level of expression, has an impact on the clinical outcomes of LAL-T. Thus, functional deregulation of oncogene regulatory elements by direct or indirect mutation appears to be a major oncogenic mechanism. In addition, disruptions in the regulatory activity of epigenetic drugs have been shown to selectively inhibit the expression of tumor oncogenes in various types of leukemia. For example, the sensitivity of LAL-T to JQ1, an inhibitor of (super)amplifiers, has been demonstrated as a result of targeting a T-cell-specific RUNX1 superamplifier. Given the well recognized role of epigenetic deregulation in leukemogenesis, it is likely that a significant fraction of oncogenic amplifiers remain to be discovered and functionally evaluated. By cross-referencing the epigenomic data we generated as part of the European Blueprint Epigenomic Consortium with patient transcriptional data, we identified potential oncogenic amplifiers using in silico approaches. It is now necessary to experimentally validate the activity of these regions, to study the mechanism(s) of action, and to evaluate the oncogenic relevance of amplifiers selected by CRISPR/Cas9 genetic engineering.