Investigateurs principaux : Laurent Corcos / Catherine Le jossic-Corcos

L’épissage des ARN consiste à éliminer les introns et à relier, de manière ordonnée, les exons, qui contiennent les séquences codantes des protéines. La machinerie catalytique, le splicéosome, orchestre les deux réactions de transestérification nécessaires, dont le mode d’action requiert trois éléments cis présents dans les introns : les sites 5’ (donneur au début de l’intron, fréquemment de séquence GU) et 3’ (accepteur en fin de l’intron, quasi-exclusivement AG), et le point de branchement (A) dans les premières dizaines de bases en amont du site AG. La catalyse par le splicéosome met en jeu, de manière séquentielle, plusieurs sous-unités complexes associant petits ARN et protéines, les complexes U1 et U2 reconnaissant les sites 5’ et 3’ d’épissage, respectivement. Une quatrième séquence cis est constituée d’un élément microsatellite, le plus souvent une répétition d’uridines (8 et +), le PyT, attenant ou situé à quelques bases en amont du site AG. Le site AG et le PyT forment le socle de la sous-unité U2 du splicéosome, et sont reconnus par les protéines U2AF1 et U2AF2, respectivement, sous la forme d’un hétérodimère. Dès lors, il est étonnant d’observer, intron par intron, une grande variabilité de longueur et de position du PyT dont l’intégrité est requise pour un épissage fidèle. En outre, la longueur du PyT peut être modifiée, essentiellement raccourcie, dans certains cancers dans lesquels la machinerie de réparation des dommages à l’ADN est défectueuse, les cancers à microsatellites instables (MSI). Ces mutations acquises ont pour conséquence une réduction du taux d’inclusion de l’exon suivant dans l’ARNm. Nos travaux visent à décrypter les mécanismes à l’origine de cette baisse d’inclusion d’exons dans les cancers digestifs (estomac et colon) MSI, et d’en évaluer les conséquences sur l’activité biologique des protéines.

● Rôle des ARN-G4 dans le contrôle de la traduction des ARN : exemple du mécanisme à la base de la furtivité au système immunitaire de l’oncovirus d’Epstein-Barr

Investigateur principal : Marc Blondel

Le virus d’Epstein-Barr (EBV) est le premier oncovirus découvert dans l’espèce humaine où il serait responsable d’au moins 1% des cancers dans le monde. Parmi ces cancers on retrouve les lymphomes de Burkitt et de Hodgkin, le carcinome naso-pharyngé ou encore 10% des cancers gastriques. EBV est un virus latent qui présente un talon d’Achille : sa protéine EBNA1. En effet, EBNA1 est à la fois essentielle à la réplication du génome viral mais, dans le même temps, également très antigénique. Ainsi, EBV a développé un mécanisme de furtivité au système immunitaire dans lequel la protéine EBNA1 est capable d’autolimiter la traduction de son propre ARNm, de façon à ce que soit produite une quantité d’EBNA1 minimale pour assurer sa fonction essentielle pour le virus, tout en limitant au maximum la production de peptides antigéniques. Ce mécanisme permet ainsi à EBV de se maintenir dans les cellules infectées sans attirer l’attention du système immunitaire. Le but de nos travaux est de disséquer le plus finement possible ce mécanisme de furtivité de façon à définir des points d’interventions pour dévoiler les cancers liés à EBV au système immunitaire. Dans ce cadre nous avons identifié le rôle crucial d’une protéine cellulaire, la nucléoline (NCL), et de sa capacité à interagir avec des ARN-G4 de l’ARNm viral d’EBNA1 dans l’autolimitation de la traduction d’EBNA1, et donc dans furtivité au système immunitaire de cette dernière. Nous avons ainsi défini cette interaction protéine hôte/ARN-G4 viral comme une cible thérapeutique originale pour dévoiler les cancers liés à EBV au système immunitaire. Nos travaux impliquent également le motif RGG C-terminal de la NCL dans la capacité de cette dernière à interagir avec les ARN-G4 de l’ARNm d’EBNA1 et montrent en outre que cette interaction est régulée par les PRMTs de type I, des enzymes responsables de la di-méthylation asymétrique de certaines arginines.

Sélection de publications de l’équipe sur le sujet :

- Angrand G et al, Type I arginine methyltransferases are intervention points to unveil the oncogenic Epstein-Barr virus to the immune system Nucleic Acids Research 2022

- Zheng A et al, The nascent polypetide-associated complex (NAC) controls translation initiation in cis by recruiting nucleolin to the encoding mRNA Nucleic Acids Research 2022

- Zheng A et al, The different activities of RNA G-quadruplex structures are controlled by flanking sequences Life Science Alliance 2022

- Reznichenko O et al, Novel Cationic 1 Bis (acylhydrazones) as Modulators of Epstein–Barr Virus Immune Evasion Acting through Disruption of Interaction between Nucleolin and G-quadruplexes of EBNA1 mRNA Eur J Med Chem 2019

- Prado-Martins R et al, Nuclear processing of nascent transcripts determines synthesis of full-length proteins and antigenic peptides Nucleic Acids Research 2019

- Lista MJ et al, Nucleolin directly mediates Epstein-Barr virus immune evasion through binding to G-quadruplexes of EBNA1 mRNA Nature Communications 2017

● Rôle des ARN-G4 dans le contrôle de l’épissage alternatif : exemple de l’épissage alternatif d’un master-régulateur de l’apoptose, le gène BCL-x

Investigateur principal : Marc Blondel

Le gène BCL-x, un master-régulateur de l’apoptose, subit un épissage alternatif qui produit deux isoformes aux fonctions antagonistes : Bcl-xL, l’isoforme pleine longueur canonique qui est anti-apoptotique, et Bcl-xS, une isoforme alternative qui est pro-apoptotique. Ainsi, la balance entre ces deux isoformes va influer sur la décision des cellules à rentrer, ou non, en apoptose. Ainsi, en réponse à des traitements chimiothérapeutiques, cette balance est-elle modifiée en faveur de l’isoforme anti-apoptotique Bcl-xL dans nombre de cellules cancéreuses, contribuant ainsi à leur résistance aux traitements. Inversement, l’isoforme courte pro-apoptotique Bcl-xS est surexprimée dans certaines pathologies telles que certaines formes de diabète où elle contribue à l’apoptose des cellules β des îlots de Langerhans. Récemment des ARN-G4 ont été identifiés dans le pré-ARNm de BCL-x et proposés comme jouant un rôle dans son épissage alternatif. Nous avons identifié des protéines se liant spécifiquement à ces ARN-G4 et favorisant ou non l’une ou l’autre isoforme. Ces interactions protéine/ARN-G4 sont modulables par des petites molécules, des ligands de G4. Elles représentent donc des cibles thérapeutiques potentielles pour moduler la balance Bcl-xL/Bcl-xS dans les pathologies associées à une dérégulation de cette dernière.

Le groupe a un long historique de plus de 30 ans sur les recherches sur les syndromes myélodysplasiques, recherches qui ont commencé au sein du laboratoire de génétique chromosomique du CHRU de Brest. Les syndromes myélodysplasiques (SMD ou myélodysplasies) sont des hémopathies malignes du sujet âgé caractérisées par des cytopénies persistantes dues à une hématopoïèse clonale dérégulée, et présentant un risque d’évolution en leucémie aiguë myéloïde (LAM). Les SMD sont une des quatre hémopathies les plus fréquentes. Nos recherches associent recherches fondamentale et clinique afin de mieux comprendre l’apparition de ces hémopathies et leur évolution en leucémie et d’identifier des marqueurs pronostiques afin d’améliorer la prise en charge de ces patients. Nous développons aussi des outils d’identification des anomalies chromosomiques. Nous nous appuyons sur un réseau de collaborateurs nationaux: les cliniciens de CH du Finistère et des Côtes d’Armor, le Groupe Français des Myélodysplasies (GFM), le Groupe Francophones de cytogénétique hématologique (GFCH). Nous bénéficions d’un centre de ressources biologiques certifié de plus de 1000 échantillons, et avons initié une patienthèque (P-SMD). Nos recherches reçoivent un soutien fidèle d’associations de patients et d’associations de soutien à la recherche (Ligue contre le Cancer, Halte au Cancer, Combattre et Connaître les Myélodysplasies, INNOVEO, Groupe Français des Myélodysplasies, etc.).

● SMD del(5q) et anomalies d’épissage : protocole SMD-RBM22                                                

Investigatrice principale : Marie-Bérengère Troadec

Des anomalies chromosomiques acquises surviennent dans 50% des cas de novo et dans 80% des SMD secondaires. L’anomalie la plus fréquente dans les myélodysplasies est la délétion partielle du bras long d’un chromosome 5 (notée del(5q)). Le risque d'évolution des SMD del(5q) vers la leucémie varie de 15 à 30 %, selon l'absence (syndrome 5q- et del(5q) isolé ; bon pronostic), ou la présence d'anomalies chromosomiques supplémentaires (caryotype complexe ; mauvais pronostic) et des mutations de TP53. Étant donné les limites des traitements dans les SMD del(5q) de haut risque, et les limites de la thérapie par le lénalidomide dans les SMD del(5q) de faible risque, il est encore nécessaire d'identifier d'autres cibles actionnables pour améliorer les stratégies de traitement existantes. Les variants d’épissage peuvent être considérés comme des cibles thérapeutiques intéressantes. En effet, les anomalies d'épissage des ARN prémessagers sont des événements clés associés aux SMD. Nos recherches portent sur l’implication d’un gène suppresseur de tumeur localisé dans la partie délétée du chromosome 5 et impliqué dans l’épissage afin de mieux comprendre la physiopathogenèse des SMD del(5q) et d’évaluer l’impact pronostique des anomalies de ce gène.

● Centre de Ressources Biologiques-site de Génétique Chromosomique

Investigatrice principale : Nathalie Douet-Guilbert

Nous disposons d'une cohorte unique d'échantillons de moelle osseuse provenant de patients atteints de SMD. Cette cohorte comprend une première collection de >1000 échantillons de cellules MDS, >200 échantillons d'ARN et des échantillons de cellules CD34+ de patients. Nous disposons également d'une deuxième collection de culots cytogénétiques fixes requalifiés comprenant >130 échantillons de SMD del(5q) et le même nombre d'échantillons de contrôle pour chaque collection. Notre collection comprend également des cellules CD34+ provenant de sang de cordon. Ces collections sont intégrées dans le Centre de Ressources Biologiques (CRB) du CHU de Brest. Le CRB est certifié selon la norme NF S 96-900 et référencé par la structure Biobanque (BB-0033-00037). Ces collections augmentent continuellement avec des inclusions quotidiennes. Ces cohortes viennent en appui à nos travaux de recherche.

● Patienthèque pour les syndromes myélodysplasiques: Protocole P-SMD

Investigatrice principale : Nathalie Douet-Guilbert

Avec l’aide du service d’hématologie et du CIC du CHRU de Brest, nous constituons une patienthèque chez des patients présentant un syndrome myélodysplasique. La constitution de cette patienthèque viendra en soutien afin d’identifier des nouveaux marqueurs pertinents chez les malades qui vont évoluer vers une leucémie aiguë. Chez des malades présentant un SMD, nous collectons leurs caractéristiques cliniques (âge, sexe, poids, antécédents médicaux personnels et familiaux, les données de l’examen clinique), leurs caractéristiques biologiques (hémogramme, myélogramme, données de génétique acquise) et d’autres échantillons biologiques complémentaires (sérothèque, plasmathèque, cellules mononucléées issues de la moelle, ADNthèque, ARN thèque).

Investigatrice principale : Delphine Bernard

L’épissage alternatif des ARN pré-messagers est fréquemment dérégulé dans le cancer, notamment du fait de mutations somatiques touchant des gènes codant des facteurs d’épissage, dont le plus fréquemment muté est SF3B1. Les syndromes myélodysplasiques (SMD), qui sont des néoplasies de la moelle osseuse caractérisées par une hématopoïèse myéloïde inefficace et un risque de transformation en leucémie aiguë myéloïde, ont la particularité de présenter des mutations somatiques qui affectent la machinerie d’épissage (50% des cas). Dans les SMD, les mutations de SF3B1 sont quasi-systématiquement associées à la présence de sidéroblastes en couronne, qui sont des érythroblastes présentant une accumulation anormale de fer dans leurs mitochondries, traduisant une anomalie de régulation de l'homéostasie du fer. Les mutations de SF3B1 modifient sa fonction d’épissage, entrainant le remodelage d’environ 1% du transcriptome et la production de transcrits aberrants/alternatifs, dont certains pourraient jouer un rôle dans la physiopathologie des SMD. Cet axe de recherche vise à mieux comprendre l’impact fonctionnel des mutations du gène SF3B1 sur l’épissage, le métabolisme du fer et l’instabilité génomique dans le contexte des myélodysplasies, avec des implications pour d’autres pathologies. Modèles d’étude: lignées cellulaires myéloïdes, cellules de moelle osseuse de patients SMD et cellules souches issues de sang de cordon (Centre de Ressources Biologiques du CHU de Brest), levure.

● Centre de Ressources Biologiques-site de Génétique Chromosomique

Investigatrice principale : Nathalie Douet-Guilbert

Nous disposons d'une cohorte unique d'échantillons de moelle osseuse provenant de patients atteints de SMD. Cette cohorte comprend une première collection de >1000 échantillons de cellules MDS, >200 échantillons d'ARN et des échantillons de cellules CD34+ de patients. Nous disposons également d'une deuxième collection de culots cytogénétiques fixes requalifiés comprenant >130 échantillons de SMD del(5q) et le même nombre d'échantillons de contrôle pour chaque collection. Notre collection comprend également des cellules CD34+ provenant de sang de cordon. Ces collections sont intégrées dans le Centre de Ressources Biologiques (CRB) du CHU de Brest. Le CRB est certifié selon la norme NF S 96-900 et référencé par la structure Biobanque (BB-0033-00037). Ces collections augmentent continuellement avec des inclusions quotidiennes. Ces cohortes viennent en appui à nos travaux de recherche.

Investigateur principal : Eric Lippert

Notre groupe s’intéresse aux hémopathies myéloïdes depuis les aspects cliniques, diagnostiques et pronostiques, jusqu’à des aspects plus mécanistiques basés sur des modèles cellulaires. Ces travaux sont réalisés dans le cadre d’une collaboration étroite entre les services d’hématologie clinique (Pr Ianotto), d’hématologie biologique et le Centre de Ressources Biologiques (CRB) du CHU de Brest et l’équipe ASTRE.

Notre recherche concerne principalement les Néoplasies Myéloprolifératives (NMP), également appelés Syndromes Myéloprolifératifs (SMP), qui sont des hémopathies chroniques clonales caractérisées par une prolifération excessive, sans anomalie de différenciation à la phase chronique, aboutissant typiquement à une accumulation de cellules matures dans le sang périphérique. Il est habituel de différencier les Leucémies Myéloïdes Chroniques (LMC), caractérisées par une fusion des gènes BCR et ABL1 responsable d’une activation dérégulée de la tyrosine-kinase ABL1 et donc d’une prolifération excessive de la lignée des cellules granuleuses (polynucléaires), des SMP dits « BCR::ABL1-négatifs » sur lesquels porte l’essentiel de nos travaux : Polyglobulie de Vaquez, Thrombocytémie Essentielle et Myélofibroses Primitives. Dans ces maladies, un événement oncogénique « driver », le plus souvent une mutation touchant les voies de réponse aux facteurs de croissance hématopoïétiques, explique la prolifération excessive des progéniteurs hématopoïétiques. Les plus fréquentes sont les mutations de la tyrosine kinase JAK2, du récepteur à la thrombopoïétine MPL ou la protéine du réticulum CALR qui active alors la signalisation MPL. D’autres mutations, le plus souvent acquises, peuvent être identifiées (mutations « additionnelles »), touchant principalement la régulation épigénétique, d’épissage, de prolifération ou de transcription et affectant la présentation clinique et l’évolution de ces maladies chroniques. En effet, de façon actuellement peu prévisible, certains patients voient leur maladie évoluer vers des formes plus agressives, allant jusqu’à la transformation en leucémie aiguë de pronostic assez sombre. Ces anomalies sont recherchées en routine au laboratoire d’hématologie et les résultats sont colligés dans la base OBENE (Observatoire Brestois des NMP, Pr Ianotto) qui comporte également toutes informations pertinentes pour des projets de recherche clinico-biologique.

Les principaux projets « mécanistiques » reposent sur un modèle cellulaire mis en place au laboratoire à partir de la lignée cellulaire UT-7, une lignée hématopoïétique dépendante des cytokines pour sa survie et sa prolifération. L’introduction de mutations « drivers » (JAK2V617F, CALRex9) à l’aide de vecteurs lentiviraux inductibles à la doxycycline permet de rendre les cellules indépendantes des cytokines, comme les progéniteurs de SMP. L’introduction de mutations additionnelles par les mêmes vecteurs permet d’étudier la collaboration entre ces événements, en particulier au niveau du transcriptome et du retentissement sur l’épissage. Une dérégulation importante d’expression des gènes et de leur épissage a été mise en évidence par RNA-seq et confirmée par RT-qPCR. Les mécanismes de ces dérégulations, avec emphase sur les modifications épigénétiques, ainsi que leurs conséquences fonctionnelles dans des cellules primaires de patients sont l’objet de nos recherches actuelles.

Les projets de biologie clinique s’appuient en partie sur les découvertes du laboratoire et des biomarqueurs de risque évolutif (vers la myélofibrose ou la leucémie aiguë) sont en cours de validation. Les marqueurs prédictifs du risque thrombotique ou de réponse aux traitements sont également étudiés. Le groupe collabore avec d’autres structures régionales, nationales ou internationales (FHU-GOAL, FIM, ELN…) afin de bénéficier de larges cohortes multicentriques.

Enfin, le groupe participe à des projets de recherche clinique en lien étroit avec le service d’hématologie, couvrant les divers aspects de la prise en charge des SMP (évaluation des cytoréducteurs, des antithrombotiques, amélioration de la qualité de vie…). Ces cohortes nourrissent les recherches translationnelles.

Investigateurs principaux : Laurent Corcos / Catherine Le jossic-Corcos

La culture cellulaire, développée depuis de nombreuses décennies, a permis des découvertes majeures (oncogènes par exemple) et est toujours très utilisée en tant que modèle pour différentes approches (différenciation, métabolisme, toxicologie, virologie, etc.). Depuis plusieurs années, la culture tridimensionnelle (3D) de cellules en suspension a commencé à prendre le pas sur la culture en 2D, s’étant avérée plus représentative du tissu, normal ou pathologique, et en particulier à même de prédire de manière plus fiable la toxicité de candidats médicaments anticancéreux. Nous avons développé la culture en 3D (sphéroïdes) de cellules cancéreuses digestives (gastriques et coliques), seules ou en présence de fibroblastes (CAF, Cancer Associated Fibroblasts) primaires issus de tumeurs gastriques, et nous suivons les comportements cellulaires induits par imagerie microscopique en temps réel. Nos travaux visent à rechercher les effecteurs de la cytotoxicité induite, dans les sphéroïdes, par des agents anticancéreux ou des composés médicamenteux sans indication actuelle dans le traitement du cancer, pour lesquels un repositionnement thérapeutique pourrait être proposé. Du point de vue fondamental, nous analysons les liens entre différentes molécules cellulaires et matricielles et la structuration des sphéroïdes. Cet axe de travail fait partie de notre programme européen GRAMMY.

Investigateur principal : Marc Blondel

La levure est un modèle pertinent pour la recherche thérapeutique. En effet, la forte conservation des mécanismes cellulaires de la levure à l’espèce humaine, ainsi que la capacité de nombreux gènes humains à complémenter la fonction de gènes de levure homologues mutés, peuvent être exploitées. Ainsi, nous développons des approches reposant sur la mise au point d’un modèle levure présentant un phénotype pertinent pour une pathologie considérée. Ce modèle peut alors servir pour différents criblages phénotypiques afin d’identifier des modificateurs capables de supprimer ou d’exacerber le phénotype préalablement obtenu. Ces modificateurs peuvent être n’importe quels objets biologiques (gènes, anticorps, etc.) ou chimiques (petites molécules, oligonucléotides, etc.) qui pourront représenter des pistes pour développer des candidats-médicaments et/ou des outils originaux pour sonder des mécanismes biologiques et physiopathologiques nouveaux ou mal connus. Dans le cas de criblages pharmacologiques, puisqu’il s’agit de criblages phénotypiques, des criblages « inverses » sont ensuite réalisés, afin d’identifier les cibles cellulaires des composés actifs isolés. Ils permettent non seulement d’appréhender le mécanisme d’action des hits obtenus, mais aussi ses effets secondaires potentiels.

Sélection de publications de l’équipe sur le sujet :

- Bach S et al, La levure modèle et outil… aussi pour la recherche thérapeutique. Médecine Sciences 2020

- Delerue T et al, A yeast-based screening assay identifies repurposed drugs that suppress mitochondrial fusion and mtDNA maintenance defects. Disease Models & Mechanisms 2019

- Voisset C et al, A yeast-based assay identifies drugs that interfere with Epstein-Barr virus immune evasion. Disease Models & Mechanisms 2014

● Cartographie optique du génome et hémopathies malignes : Protocole CARTOGEN

Investigatrices principales : Marie-Bérengère Troadec / Nathalie Douet-Guilbert

Un grand nombre de  cancers hématologiques sont caractérisés par des anomalies chromosomiques dont l'identification est cruciale pour le diagnostic et la pronostication de ces cancers. Le système Saphyr® de Bionano Genomics réalise de la cartographie optique du génome entier. Ce système, extrêmement innovant, est conçu pour identifier les anomalies chromosomiques de nombre et de structure, par imagerie, permettant une détection et une analyse des anomalies, à haut débit, et avec une sensibilité et une spécificité très bonne. Nous évaluons les capacités diagnostiques de la cartographie optique du génome chez les patients avec une suspicion de cancer hématologique pour un usage en routine hospitalière. Nous cherchons à identifier de nouvelles anomalies chromosomiques à relevance clinique et ainsi mieux comprendre la pathogenèse de ces cancers. Ce projet est soutenu par la Ligue contre le Cancer et la Fondation pour l’Avenir.

● Détection automatique des chromosomes dans les hémopathies par Intelligence Artificielle : Protocole CHROMAI

Investigatrice principale : Marie-Bérengère Troadec

Notre objectif est de créer un outil logiciel d'aide à la décision pour l'identification automatique des anomalies chromosomiques, basé sur le traitement d'images et l'intelligence artificielle pour accélérer le diagnostic et/ou le pronostic dans la prise en charge des hémopathies. Notre défi est d’identifier les chromosomes portant des anomalies de structure et d’annoter automatique l’anomalie, à partir d’apprentissage par intelligence artificielle. Ce projet est réalisé en collaboration avec l’équipe LabISEN de l’école d’ingénieur  Yncréa Ouest de Brest.