Multi-sample analysis of dynamic super-enhancers to better characterize normal bone development and osteosarcoma evolution

Les super-enhancers (SEs) sont des clusters d’enhancers qui recrutent une concentration particulièrement élevée de resources transcriptionnelles. Les SEs ont été signalés comme responsables de la mise en place et du maintien des programmes transcriptionnels qui définissent l’identité des cellules. Les objectifs de ce projet de thèse étaient de mieux caractériser le développement osseux normal, l’évolution métastatique des ostéosarcomes et l’émergence de la chimiorésistance dans les ostéosarcomes. Notre stratégie était d’identifier les cibles des SE afin de révéler les gènes définissant l’identité des cellules osseuses dans les contextes physiologique et pathologique. Afin d’associer plus précisément les SE à leurs gènes cibles, nous avons effectué une analyse combinée des signaux H3K27ac des SE et des niveaux d’expression des gènes environnants. L’analyse de SEs dynamiques et de leurs potentiels gènes cibles lors des différenciations ostéoclastique et ostéoblastique nous a révélé des gènes qui semblent être clés dans le développement osseux. L’étude des profils de SEs dans des échantillons d’ostéosarcome nous a également révélé des gènes potentiellement clé dans l’évolution de l’ostéosarcome. Les études présentées dans ce projet de thèse soutiennent l’importance de cartographier les SEs, cela pouvant ainsi permettre l’identification de gènes définissant l’identité cellulaireSuper-enhancers (SEs) are clusters of enhancers able to recruit exceptional concentrations of transcriptional resources. Interestingly, SEs were reported in several studies as responsible for the setup and maintenance of transcriptional programs that define cell identity. The objectives of this thesis project were to better characterize normal bone development, find causes or markers of osteosarcoma’s metastatic evolution and the emergence of chemo-resistance in osteosarcoma. Our strategy was to identify targets of SE in order to reveal genes defining bone cells’ identity in physiological and pathological contexts. To more precisely associate SEs to their target genes, we performed ChIP-Sequencing against H3K27ac and RNA-Sequencing in multiple samples and performed correlation tests between dynamic SEs and genes located within the Topologically Associated Domains (TADs) of these SEs. Studies of dynamic SEs and their potential target genes in the course of osteoblastic and osteoclastic differentiation have revealed potential key actors in bone development. A comparison of the epigenetic profiles of different osteosarcoma samples has unveiled important epigenetic and transcriptional modifications that seem to drive osteosarcoma evolution. The studies presented in this manuscript support that mapping SEs can reveal cell identity-defining genes