Etude des mécanismes moléculaires des protéines de liaison à l'ARNm PUMILIO 1 et 2 dans la régulation des cellules souches/progénitrices hématopoïétiques normales et pathologiques
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par Hattabi Aurore sous la direction de Lauret Evelyne
Thèse de doctorat en Hematologie et oncologie
École doctorale Hématologie, Oncogenèse et Biothérapies

Soutenue le Monday 16 November 2015 à Sorbonne Paris Cité

Sujets
  • ARN
  • Cellules souches hématopoïétiques
  • Leucémie
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Mots clés
Pumilio, Cellules souches hématopoïétiques, ARN, Régulation post-transcriptionnelle, Leucémies, FOXP1
Resumé
Les protéines de liaison à l'ARN PUMILIO 1 et 2 (PUM1/2) exercent un rôle central dans le maintien des cellules souches chez les Invertébrés en se fixant, en association avec des partenaires protéiques, sur la région 3' UTR de certains ARNm, régulant ainsi leur devenir. A ce jour, le rôle de PUM1/2 dans les cellules souches/progénitrices hématopoïétiques (CSPHs) a été peu étudié. La perte de la coordination entre auto-renouvellement et différenciation des CSPHs peut aboutir à des hémopathies chez l'Homme, d'où la nécessité de comprendre les mécanismes sous-jacents. Notre équipe a mis en évidence, par une approche de shARN, que l'invalidation des protéines PUM1/2 dans les CSHs humaines et murines conduit à une réduction de leur expansion, associée à une apoptose accrue et un arrêt du cycle cellulaire en phase G0/G1, et aussi à une perte du potentiel clonogénique in vitro et du potentiel de reconstitution in vivo. L'objectif de notre travail a consisté à : a/ évaluer les effets de la surexpression de PUM1/2 dans les CSPHs, b/ déterminer l'implication de PUM1/2 dans les processus leucémiques, c/ étudier les mécanismes moléculaires responsables de l'activité de PUM1/2 en identifiant les cibles et les partenaires protéiques par une approche de protéomique globale. Nos résultats suggèrent qu'une surexpression modérée de PUM1 (2/3 fois) dans les cellules CD34+ limite la perte du potentiel clonogénique alors qu'une expression plus élevée (5/10 fois et plus) est toxique. L'analyse de l'expression de PUM1/2 par RT-qPCR dans les échantillons de Leucémies Aigue Myeloïdes (LAM) (GOELAMSthèque) montre une augmentation significative dans les échantillons les plus immatures (LAM0-2) comparés aux contrôles sains. La perte de PUM1/2 par shARN dans les cellules primaires de leucémies ainsi que dans des lignées issues de différents processus leucémiques réduit fortement leur survie. La recherche des partenaires associés à PUM par spectrométrie de masse a permis de découvrir Argonaute2 et MOV10 (tous les 2 impliqués dans la machinerie des miRNA), ainsi que des protéines de liaison aux ARNs, ELAV1 déjà connue pour son implication dans le maintien des CSH murines et IMP3, impliqué dans de nombreux cancers et dans la régulation du cycle cellulaire. L'invalidation de IMP3 ou ELAV1 dans les CSPHs conduisent, in vitro, aux mêmes effets observés avec la perte du PUM 1/2, une diminution de l'expansion avec une augmentation de l'apoptose, et la perte du potentiel clonogénique. Enfin, nous avons identifié FoxP1 (Forkhead box P1) comme nouvelle cible directe de PUM1/2, dont le rôle est encore très peu décrit dans l'hématopoïèse. L'étude fonctionnelle de FoxP1 sur les CSPHs par shARN mime les effets observés avec les facteurs PUM1/2. De plus, la surexpression de FoxP1 restaure partiellement les activités antiprolifératives et pro-apoptotiques générées par les shPUM1/2. Enfin, le profil d'expression de FoxP1 dans les LAM corrèle avec le profil d'expression de PUM1/2. Nos résultats confirment le rôle majeur joué par les protéines PUM1/2 en partie via la régulation positive de FoxP1 qui contribue au maintien les CSPHs normales et pathologiques.