Soutenance de thèse de PETITPAS Chloé
Titre de thèse
Etude du rôle du micro-environnement immunitaire sur le développement précancéreux à la zone de transition anorectale
Investigating the role of the immune microenvironment on anorectal transition zone pre-cancerous development
Résumé de la thèse
Il existe chez l'Homme des régions où deux épithéliums différents se rencontrent. Elles sont appelées « zones de transition » (ZT). La ZT anorectale joint les épithéliums stratifiés du canal anal et glandulaires du rectum. Elle abrite des cellules souches réparant les blessures dues aux stress mécaniques et inflammatoires quotidiens grâce à leur grande plasticité. La ZT anorectale demeure dans un état pré-lésionnel et est enrichie en cellules immunes. Cette ZT est fortement associée au cancer : 85% des carcinomes anaux y sont localisés. Ces tumeurs peuvent exprimer l'oncogène KRASG12D, sont invasives et métastatiques. Les mécanismes responsables de la tumorigenèse à la ZT anorectale restent inconnus. Leur compréhension permettrait de mieux appréhender la réponse aux traitements. Nous avons donc voulu comprendre les mécanismes précoces du développement tumoral à la ZT anorectale.
Nous avons mis au point un modèle murin récapitulant les stades précoces du développement tumoral à la ZT anorectale : normal, hyperplasie, dysplasie de bas grade et carcinome in situ. Ce modèle repose sur l'expression inductible de l'oncogène KRASG12D par les cellules de la ZT anorectale combinée à des blessures mécaniques chroniques. Des séquençages d'ARNs sur cellules uniques (scRNAseq) ont été réalisés sur les régions anorectales à chacun des stades, révélant les composantes épithéliales et immunes durant la progression tumorale. Nous avons identifié par analyse bio-informatique qu'une population de lymphocytes T γδ sécrétaient de l'Interleukine-17A (IL-17A), candidat impliqué dans la tumorigenèse. Nous avons validé le rôle fonctionnel de l'IL-17A dans la tumorigenèse en le bloquant in vivo durant le développement tumoral et en modulant sa présence dans des cultures organoïdes dérivées de ZT anorectales murines à chaque stade tumoral. Nous avons confirmé que l'activation répétée des mécanismes cellulaires de réparation de l'épithélium suite à des blessures chroniques induisaient la tumorigenèse à la ZT anorectale. En effet, l'IL-17A recrute des neutrophiles dont une sous-population pro-inflammatoire favorisant le développement tumoral. Ces neutrophiles communiquent avec l'épithélium par un axe CXCR2/CXCL5/CXCL7, deux cytokines sécrétées par l'épithélium en réponse à l'IL-17A.
Nous avons donc établi que la tumorigenèse à la ZT anorectale pouvait s'établir en réponse aux agressions multiples et quotidiennes que subit cette région via un axe pro-inflammatoire IL-17A/Neutrophiles.
Thesis resume
There are regions in humans where two different epithelia meet. They are called « transition zones » (TZ). The anorectal TZ joins the stratified epithelium of the anal canal and the glandular epithelium of the rectum. It contains stem cells that repair injuries due to daily mechanical and inflammatory stresses thanks to their high plasticity. The anorectal TZ remains in a pre-lesion state and is enriched with immune cells. This TZ is strongly associated with cancer: 85% of anal carcinomas are located there. These tumors can express the oncogene KRASG12D, are invasive and metastatic. However, the mechanisms responsible for tumorigenesis at the anorectal TZ remain unknown. Understanding those mechanisms would allow for a better understanding of the response to treatments. We therefore wanted to understand the early mechanisms of tumor development at the anorectal TZ.
We have developed a mouse model summarizing the early stages of tumor development at the anorectal TZ: normal, hyperplasia, low-grade dysplasia and in situ carcinoma. This model is based on the inducible expression of the KRASG12D oncogene by anorectal TZ cells combined with chronic mechanical wounds. Single cell RNA sequencing (scRNAseq) was performed on anorectal regions at each stage, revealing the epithelial and immune components during tumor progression. We identified by bioinformatic analysis a population of Interleukin-17A (IL-17A) secreting γδ T cells. IL-17A was a potential candidate involved in tumorigenesis. We validated the functional role of IL-17A in tumorigenesis by blocking it in vivo during tumor development and modulating its presence in murine anorectal-derived organoid cultures at each tumor stage. We confirmed that repeated activation of epithelial repair mechanisms following chronic wounds induced tumorigenesis at the anorectal TZ. Indeed, IL-17A recruits neutrophils, including a pro-inflammatory subpopulation promoting tumor development. These neutrophils communicate with the epithelium by a CXCR2/CXCL5/CXCL7 axis, two cytokines secreted by the epithelium in response to IL-17A.
We have therefore established that in a negative HPV context, anorectal TZ tumorigenesis could be established in response to the multiple and daily aggressions that this region undergoes by an IL-17A/Neutrophils pro-inflammatory axis.