Emergence et régulation de la hiérarchie cellulaire dans un modèle de tumeur neuro-développementale chez la Drosophile

Dans les tumeurs hiérarchiques, les cellules souches du cancer (CSC), au sommet de la hiérarchie tumorale, peuvent s'auto-renouveler et se différencier en progéniteurs amplificateurs transitoires (TAP) avec un potentiel d'auto-renouvellement limité. Au cours du développement, les cellules souches neurales de Drosophile, appelées neuroblastes (NB), expriment en séquence deux protéines antagonistes se liant à l'ARN, Imp et Syncrip (Syp), qui respectivement favorise et réprime l'auto-renouvellement des NB. La perturbation de mécanismes de division asymétrique des NB peut générer leur amplification illimitée induisant de véritables tumeurs. À l’aide d’une analyse clonale et de modélisations mathématiques, nous avons démontré que les progéniteurs Imp+ dans les tumeurs agissent comme des cellules semblables aux CSC, capables de se renouveler indéfiniment et de se différencier en progéniteurs Syp+, qui, à l’instar des TAP, ont un potentiel d’auto-renouvellement limité et une forte tendance à entrer en quiescence. De plus, nous avons démontré que les tumeurs du NB suivent une organisation hiérarchique rigide dans laquelle la transition Imp-Syp est irréversible. Fait intéressant, en utilisant l’analyse transcriptomique, nous avons constaté que la transition Imp à Syp dans les NB de tumeurs induit une régulation négative des gènes glycolytiques et respiratoires, épuisant vraisemblablement la capacité de croissance et d’auto-renouvellement des progéniteurs Syp+. La conservation frappante de ces protéines de liaison à l'ARN ouvre la possibilité passionnante que des hiérarchies analogues puissent exister dans les cancers humain.In hierarchical tumors, cancer stem cells (CSCs), at the top of the tumor hierarchy, can self-renew and differentiate in transient-amplifying progenitors (TAPs), with a limited self-renewal potential. Understanding the molecular mechanisms that drive tumor hierarchy and heterogeneity is crucial to develop effective therapies to eliminate CSCs. During development, Drosophila asymmetrically-dividing neural stem cells, called neuroblasts (NBs), sequentially express two antagonistic RNA-binding proteins, Imp and Syncrip (Syp), that respectively promote and repress NB self-renewal. Genetic perturbation of NB asymmetric division cause NB amplification and malignant tumors. By using lineage tracing, clonal analysis and stochastic mathematical modeling of tumor growth, we demonstrated that Imp+ progenitors act as CSCs. They are able to self-renew endlessly and differentiate in Syp+ progenitors, that have a limited self-renewal potential and the high tendency to undergo quiescence. NB tumors follow a rigid hierarchical organization, where the Imp-to-Syp transition is irreversible. Hence, Syp+ progenitors cannot revert to an Imp+ malignant state. Transcriptomic analysis revealed that the Imp-to-Syp transition in tumors induces a downregulation of glycolytic and respiratory genes that exhausts the growth and self-renewing potential of Syp+ progenitors. The striking conservation of these RNA-binding proteins opens the exciting possibility that analogous Imp-Syp hierarchies may exist in human cancers