Soutenance de thèse de CACCAVALE MARIA


Titre de thèse

Rôle des microARN dans la progression tumorale dans un nouveau modèle murin de glioblastome

Role of microRNAs in tumor progression in a new mouse model of glioblastoma

Date

3 octobre 2025 à 14h00

Adresse

Hexagone, 172 Av. de Luminy, 13009 Marseille, hexagone auditorium

Ecole doctorale

Sciences du Vivant

Specialité

SCIENCES DU VIVANT Biologie du Développement

Etablissement

Aix-Marseille Université

Mots clés

glioblastome,modèle murin,cellules souches neurales,microARN,régulation génique,

Keywords

glioblastoma,mouse model,neural stem cells,microRNA,gene regulation,

Jury

Jury de thèse
Qualité Nom Etablissement
Chargée de recherche Mme CORE Nathalie CNRS - IBDM
Directeur de recherche M. VIROLLE Thierry INSERM - IBV
Chargée de recherche Mme HUILLARD Emmanuelle CNRS - ICM
Chargée de recherche Mme FICO Annalisa CNR - IGB
Directeur de recherche M. MAURANGE Cedric CNRS - IBDM
Professeur M. ROYET Julien CNRS - IBDM

Résumé de la thèse

Résumé
Le glioblastome (GBM) est la tumeur cérébrale primitive la plus agressive chez l'adulte, caractérisée par une prolifération rapide, une infiltration diffuse et une résistance aux traitements. De plus en plus de données suggèrent que les cellules souches neurales (NSC) situées dans la zone sous-ventriculaire (SVZ) pourraient constituer les cellules d'origine du glioblastome, en raison de leur capacité d'auto-renouvellement et de leur potentiel prolifératif à long terme. Des études récentes montrent que les NSC humaines de la SVZ peuvent porter des mutations initiatrices à faible fréquence, identiques à celles retrouvées dans la masse tumorale, contribuant ainsi à l'initiation tumorale par expansion clonale et migration. Dans ce contexte, les microARNs (miARNs), régulateurs clés de l'expression génique au niveau post-transcriptionnel, jouent un rôle essentiel à la fois dans la biologie des NSC et dans la gliomagenèse, en influençant la prolifération, la différenciation, la migration et l'apoptose. Bien que de nombreux miARNs individuels soient connus pour être dérégulés dans le GBM, les conséquences globales de la perturbation de la voie des miARNs restent mal comprises. L'objectif de ma thèse de doctorat était d'explorer l'impact de l'inactivation de la voie des miARNs pendant le développement du GBM in vivo. Pour cela, j'ai utilisé un modèle murin génétiquement modifié, développé dans notre laboratoire, permettant l'induction post-natale de GBM à partir des NSC de la SVZ, associée à l'inactivation conditionnelle de Dicer, enzyme essentielle à la biogenèse des miARNs. La clarification du cerveau entier et l'imagerie 3D ont révélé une croissance tumorale altérée en l'absence de Dicer. L'analyse spatiale a mis en évidence deux compartiments distincts : un noyau tumoral dense et des éléments distaux, correspondant à de petits amas cellulaires invasifs détachés de la tumeur principale. Les tumeurs déficientes en Dicer présentaient une réduction du volume du noyau tumoral et une augmentation proportionnelle des éléments distaux, indiquant des dynamiques de croissance et une architecture tumorale modifiées. De plus, elles présentaient une invasivité accrue, avec une dispersion diffuse des cellules tumorales au-delà de la masse principale et un alignement préférentiel le long des vaisseaux sanguins. Pour mieux caractériser ces aspects, j'ai réalisé des analyses en immunofluorescence sur coupes cérébrales. Celles-ci ont confirmé une réduction de la prolifération des cellules tumorales et une large dispersion en dehors de la masse tumorale, avec une localisation périvasculaire significativement enrichie dans les tumeurs déficientes en Dicer. L'analyse phénotypique a révélé que les cellules tumorales exprimaient majoritairement des marqueurs de cellules souches ou progénitrices (SOX2, SOX9, OLIG2), tandis que le marqueur neuronal NEUN était absent de la tumeur et restreint au tissu environnant. Pour compléter ces données in vivo, j'ai établi des cultures primaires à partir des tumeurs. Des tests in vitro ont suggéré un comportement migratoire accru des cellules déficientes en Dicer, en accord avec leur profil invasif observé in vivo. Des analyses transcriptomiques en cours visent à identifier les programmes moléculaires altérés par la perte de miARNs et leur lien avec l'architecture tumorale et l'invasion. En conclusion, cette étude propose un cadre in vivo original pour étudier l'impact de la perturbation globale de la voie des miARNs dans la gliomagenèse, et apporte de nouvelles perspectives sur la régulation de la croissance et du comportement invasif du GBM.


Thesis resume

Abstract
Glioblastoma (GBM) is the most aggressive primary brain tumor in adults, marked by rapid proliferation, diffuse infiltration, and therapeutic resistance. Increasing evidence suggests that neural stem cells (NSCs) residing in the subventricular zone (SVZ) may act as cells of origin for glioblastoma, due to their self-renewal capacity and long-term proliferative potential. Recent studies show that human SVZ NSCs can carry low-frequency driver mutations identical to those in the tumor, contributing to initiation through clonal expansion and migration. In this context, microRNAs (miRNAs), key post-transcriptional regulators of gene expression, play essential roles in NSC biology and gliomagenesis, influencing proliferation, differentiation, migration, and apoptosis. While many individual miRNAs are known to be deregulated in GBM, the broader consequences of disrupting the entire miRNA pathway remain unclear.
The aim of my PhD project was to explore the impact of miRNA pathway inactivation during GBM development in vivo. I used a genetically engineered mouse model developed in our lab, enabling postnatal induction of GBM from SVZ NSCs combined with conditional inactivation of Dicer, the enzyme essential for miRNA biogenesis. Whole-brain clearing and 3D imaging revealed impaired tumor growth upon Dicer loss. Spatial analysis further identified two compartments: a dense tumor core and distal elements, small invasive cell clusters detached from the bulk. Dicer-deficient tumors displayed reduced core volume and an increased proportion of distal elements, indicating altered growth dynamics and tumor architecture. In addition, they showed enhanced invasiveness, with tumor cells diffusely dispersing beyond the main mass and aligning along blood vessels.
To better characterize these features, I performed immunofluorescence on brain sections. This confirmed reduced tumor cell proliferation and widespread dispersion beyond the tumor bulk, with perivascular localization significantly enriched in Dicer deficient tumors. Phenotypic analysis revealed that tumor cells largely expressed stem/progenitor markers (SOX2, SOX9, OLIG2), while the neuronal marker NEUN was absent within the tumor and restricted to surrounding tissue.
To complement in vivo data, I established primary cultures from tumor tissue. In vitro assays suggested increased migratory behavior in Dicer-deficient cells, consistent with their invasive profile. Ongoing transcriptomic analyses aim to uncover the molecular programs altered by miRNA loss and their link to tumor architecture and invasion.
In conclusion, this study provides a novel in vivo framework to investigate the impact of global miRNA pathway disruption on gliomagenesis, offering new insights into the regulation of GBM development and invasive behavior.