Soutenance de thèse de Loreen HABOUB EP. TAHA

Le facteur de transcription PLZF (ou ZBTB16) est un régulateur important de l'hématopoïèse et régule notamment les fonction des cellules souches hématopoïétique. PLZF interagit avec les protéines Polycomb (PcG) et cette liaison est importante pour son activité transcriptionnelle. Les protéines PcG agissent comme des gardiens de l’homéostasie cellulaire et régulent un certain nombre d’effecteurs du cycle cellulaire. Afin de mieux caractériser les liens entre PLZF et une des cibles des protéines PcG : le locus CDKN2A, nous avons généré un modèle de souris portant les deux mutations. Le but de ma thèse a été de caractériser les souris double-mutantes. Les souris Cdkn2a-/- Zbtb16lu/lu développent une cytopénie, une splénomégalie, une fibrose de la moelle et une mégacaryocytose. Nous avons montré une expansion des cellules souches et des progéniteurs à potentiel myéloïde dans la moelle et la rate des souris double-mutantes, ce qui a conduit à une hématopoïèse extramédullaire. Toutes ces caractéristiques démontrent que la double mutation de Cdkn2a et de Zbtb16 déclenche un phénotype semblable à la myélofibrose (MF) humaine. Nous avons recherché les gènes et les voies dérégulées qui expliquent la pathogenèse de la MF dans notre modèle. En utilisant une approche transcriptomique à l’échelle de la cellule unique (scRNA-seq), nous avons analysé les compartiments immatures et leurs transcriptomes associés. Nous avons identifié des clusters de cellules (les clusters LT-HSC, MPP2 et GMP-N) comme étant les cellules initiatrices de la MF. L'analyse fonctionnelle a révélé des mécanismes additionnels entre les deux mutations. La mutation de Plzf favorise le biais myéloïde des cellules souches alors que la mutation de Cdkn2a induit une réponse inflammatoire. Ce qui aboutit à une hausse de l’expression des gènes associés à la différenciation myéloïde et à l'IFN dans notre modèle. En outre, les régulateurs du cycle cellulaire intervenant dans la transition G1-S sont dérégulés dans la moelle des souris Cdkn2a-/- Zbtb16lu/lu. Cette signature, qui indique une entrée favorisée dans la phase S des cellules, explique la prolifération myéloïde et constitue une cible thérapeutique intéressante. Dans son ensemble, notre projet a permis la caractérisation d’un modèle de souris qui récapitule la myélofibrose. L'analyse des mécanismes moléculaires et des cellules originaires de la maladie montre l’importance d’avoir une dérégulation du cycle cellulaire, un avantage myéloïde et un contexte inflammatoire pour développer la pathologie de la myélofibrose.

The transcription factor PLZF (or ZBTB16) is an important regulator of hematopoiesis and regulates hematopoietic stem cell function. PLZF interacts with Polycomb (PcG) proteins and this interaction is important for its transcriptional activity. PcG proteins act as guardians of cell homeostasis and regulate a number of cell cycle effectors. In order to better characterize the links between PLZF and one of the targets of PcG proteins: the CDKN2A locus, we generated a mouse model carrying both mutations. The aim of my thesis was to characterize the double mutant mice. Cdkn2a-/- Zbtb16lu/lu mice develop cytopenia, splenomegaly, marrow fibrosis and megakaryocytosis. We showed an expansion of stem cells and progenitors with myeloid potential in the bone marrow and spleen of double mutant mice, leading to extramedullary hematopoiesis. All these features demonstrate that double mutation of Cdkn2a and Zbtb16 triggers a phenotype similar to human myelofibrosis (MF). We searched for the genes and deregulated pathways that explain the pathogenesis of MF in our model. Using a single cell transcriptomic approach (scRNA-seq), we analyzed immature compartments and their associated transcriptomes. We identified clusters of cells (the LT-HSC, MPP2 and GMP-N clusters) as the initiating cells of MF. Functional analysis revealed additional mechanisms between the two mutations. The Plzf mutation promotes myeloid bias of stem cells while the Cdkn2a mutation induces an inflammatory response. This results in increased expression of genes associated with myeloid differentiation and IFN in our MF model. In addition, cell cycle regulators involved in the G1-S transition were deregulated in the bone marrow of Cdkn2a-/- Zbtb16lu/lu mice. This signature, which indicates a favored entry into the S phase of the cells could explain the myeloid proliferation and constitutes an interesting therapeutic target. Overall, our project has allowed the characterization of a mouse model that recapitulates myelofibrosis. Analysis of the molecular mechanisms and cells that originate the disease shows the importance of having a cell cycle dysregulation, a myeloid advantage and an inflammatory context to develop the pathology of myelofibrosis.