Thèse Rôle de l'Épitranscriptomique de l'Arn Ribosomique dans la Plasticité et l'Hétérogénéité des Glioblastomes H/F - 69

Établissement : Université Claude Bernard Lyon 1
École doctorale : CanBioS - Cancérologie, Biologie, Santé de Lyon
Laboratoire de recherche : CRCL - CENTRE DE RECHERCHE EN CANCÉROLOGIE DE LYON
Direction de la thèse : Sébastien DURAND ORCID 0000000299609099
Début de la thèse : 2026-10-26
Date limite de candidature : 2026-04-30T23:59:59

Le profilage de la 2'-O-méthylation (Nm) de l'ARN ribosomique (ARNr) permet d'identifier les glioblastomes (GB) IDHwt parmi les gliomes diffus de haut grade de l'adulte (Paraqindes et al., Neuro-Oncol 2023), mais varie également entre les différents soustypes cellulaires de GB, qui présentent un degré élevé de plasticité responsable de la résistance aux traitements et des rechutes de la maladie. Le projet vise à déterminer la contribution fonctionnelle des modifications chimiques de l'ARNr, notamment la Nm, dans les GB IDHwt. Les objectifs sont les suivant:
1. Identifier une signature de marques épitranscriptomiques de l'ARNr (Nm) chez des patients présentant une signature moléculaire particulière.
2.Établir des organoïdes dérivés de patients atteints de GB (PDO) et des lignées cellulaires dérivées de ces patients
3. Identifier les altérations des marques épitranscriptomiques de l'ARNr et de l'expression des snoARN qui régulent la Nm entre les différents soustypes cellulaires de GB, en fonction de leurs capacités de plasticité.
4. Décrypter l'impact des marques épitranscriptomiques de l'ARNr et des snoARN sur les programmes de traduction qui soustendent les propriétés spécifiques des soustypes cellulaires et la plasticité cellulaire responsable de la résistance aux traitements et des récidives.

Français:
Epitranscriptomique de l'ARN ribosomique
Les ribosomes sont des complexes ribonucléoprotéiques constitués de 80 protéines et de 4 ARN ribosomiques (ARNr) dont les 28S, 18S et 5.8S qui sont synthétisés par l'ARN polymérase I sous forme de précurseur pré-ARNr 47S, et le 5S, qui est synthétisé par l'ARN polymérase III. Les ARNr représentent 80%-90% des ARN présents dans les cellules eucaryotes et la biogenèse des ribosomes constitue donc une voie cellulaire extrêmement exigeante en termes de consommation d'énergie et de synthèse de nucléotides (Blobel and Potter 1967; Wolf and Schlessinger 1977). L'activité de l'ARNr nécessite de nombreuses modifications chimiques, dont les principales sont la pseudouridylation (PSE) et la 2'O-ribose méthylation (2'Ome), guidées par appariement de bases avec de petits ARN nucléolaires non codants appelés snoARN. Nous savons aujourd'hui que ces modifications représentent une source importante d'hétérogénéité de composition du ribosome, capables de moduler l'activité de ce dernier dans des conditions physio-pathologiques spécifiques (Xue and Barna 2012; Dinman 2016; Shi et al. 2017; Gabut et al. 2020; Genuth et al. 2022). En particulier, la 2'O-méthylation des ARNr constitue un contributeur majeur à l'hétérogénéité des ribosomes, et participe à la tumorigénèse via la régulation de la traduction (Marcel et al. 2013 ; Erales et al. 2017 ; Marcel et al. 2020 ; Jaafar et al. 2021).
Dans cette perspective, l'équipe d'accueil a démontré que des variations de 2'Ome des ARNr ont lieu dans certains cancers et semble participer à la tumorigénèse via des altérations de la régulation de la traduction (Marcel et al. 2013; Erales et al. 2017; Marcel et al. 2020; Jaafar et al. 2021). Par exemple, des analyses par RiboMeth-Seq de 195 tumeurs mammaires primaires montrent que les profils de 2'Ome des ARNr sont associés aux sous-types et grades tumoraux (Marcel et al. 2020). Des altérations similaires ont été décrites dans des cohortes de 17 lymphomes diffus à grandes cellules B (Krogh et al. 2020) et de 94 leucémies aiguës myéloïdes (AML) (Zhou et al. 2023), avec de fortes évidences que des altérations de 2'Ome à des positions spécifiques participent vraisemblablement à la leucémogénèse.
Gliomes diffues de l'adulte de haut grade (HGG)
Les HGG sont des tumeurs primaires du système nerveux central ayant pour origine probable les cellules gliales, et présentant une grande variabilité de pronostic et de réponse au traitement tout en restant majoritairement incurables. Aujourd'hui, la classification des HGG distingue trois principaux types : les astrocytomes, les oligodendrogliomes et les glioblastomes (GB), différenciés principalement par des critères histologiques et moléculaires (Central Nervous System Tumours, WHO Classification of Tumours, 5th Edition, Volume 6, (Louis et al. 2021). Ainsi, la présence de mutations dans les gènes codant pour l'isocitrate déshydrogénase 1 et 2 (IDH1/2) permet de distinguer les glioblastomes (IDH1/2 de type sauvage, IDHwt) des astrocytomes et oligodendrogliomes (IDH1/2 mutés, IDHmut). La mutation la plus fréquemment retrouvée est la mutation de l'arginine 132 (R132H) d'IDH1. Les oligodendrogliomes se distinguent en plus par la co-délétion hétérozygote des bras chromosomiques 1p/19q et les astrocytomes par la perte d'ATRX nucléaire. Outre leur rôle de biomarqueur principal, les mutations gain-de-fonction d'IDH1/2 favorisent directement la tumorigénèse via la production de l'oncométabolite D-2-hydroxyglutarate (D-2-HG), qui provoque des altérations épigénétiques spécifiques dans les cellules tumorales, ainsi que des modifications du microenvironnement immunitaire tumoral (Han et al. 2020; Notarangelo et al. 2022).
Les HGG sont caractérisés également par une hétérogénéité cellulaire extrêmement complexe qui est responsable de la résistance aux traitements et du taux de récidive élevé, en particulier dans les GB qui constituent les formes les plus sévères de HGG. Dans les GB, cette hétérogénéité cellulaire donne lieu à trois types de signatures transcriptomiques différents : « Classical » (CL), « Pro-neuronal » (PN) et « Mesenchymal » (MES) (la catégorie « neural » a été retirée car correspondant aux cellules non tumorales). Cette classification est très peu utilisée en clinique en raison de sa faible valeur pronostique, surtout lorsque le degré d'hétérogénéité de la tumeur est élevé, mais représente cependant un outil très précieux pour comprendre la physiopathologie des GB et l'étiologie de cette maladie (Verhaak et al. 2010) (Wang et al. 2017). Rapidement, l'attention de la communauté s'est focalisée notamment sur les tumeurs catégorisées comme MES à cause de leur profil plus agressif et invasif, nécrotique et hypoxique, et leur infiltration par des macrophages pro-tumoraux (M2, TAM « tumor-associated macrophages »), ainsi qu'une capacité à résister aux traitement radio-chimio-thérapeutiques (Mikheeva et al. 2010; Zhong et al. 2010; Bhat et al. 2011; Zhang et al. 2011; Engler et al. 2012; Kim et al. 2021). En accord avec ceci, les GB MES sont plus fréquemment retrouvées à la récidive (Wang et al. 2022). Il est intéressant de noter que l'observation de ces changements de signatures transcriptomiques à la récurrence, associée à l'absence apparente de sélection pour des mutations spécifiques, a favorisé l'hypothèse que les GB subissent des changements de phénotype cellulaire, et donc démontre une forte plasticité, par opposition à l'hypothèse d'une évolution génétique ou sélection clonale.
Malgré leur origine commune, les HGG IDHwt et IDHmut présentent des différences majeures sur les plans génétique, épigénétique, transcriptomique, métabolique et microenvironnemental, ce qui influence directement la sévérité de la maladie et la réponse aux traitements. Par exemple, les récidives de glioblastome sont presque systématiques, avec une survie médiane de 15 mois malgré un protocole thérapeutique intensif combinant chirurgie, radiothérapie et chimiothérapie au Témozolomide (TMZ), appelé protocole de Stupp (Stupp et al. 2005; Wen et al. 2020). En revanche, les patients atteints d'astrocytome ou d'oligodendrogliome IDHmut de grade III traités par radiothérapie et chimiothérapie présentent une bien meilleure survie médiane, de 10 et 15 ans respectivement, avec cependant une qualité de vie grandement dégradée par les traitements actuels. Néanmoins, 20 à 30 % des patients décèdent dans les cinq ans suivant le diagnostic (van den Bent et al. 2021; Lassman et al. 2022). Il est donc crucial d'identifier les mécanismes moléculaires à l'origine de nouveaux processus biologiques associés à la tumorigénèse des HGG afin de développer des futures thérapies efficaces et d'améliorer la prise en charge et la qualité de vie des patients.
Hypothèse et Objectifs
Pour toutes ces raisons, l'équipe d'accueil explore si des altérations de la biologie du ribosome, notamment au niveau de sa composition (2'Ome, pseudouridylation), pouvaient avoir lieu dans les HGG. Un travail de l'équipe a notamment montré que des variations de 2'Ome ont lieu spécifiquement dans les glioblastomes alors que les HGG IDHmut montrent une altération de la biogénèse des ribosomes (Paraqindes et al. 2023). Nous essayons maintenant de comprendre comment ces variations de modifications chimiques de l'ARNr pourraient contribuer aux régulations traductionnelles contrôlant des programmes d'expression géniques spécifiques soutenant l'étiologie de ces maladies. Ce travail pourrait ouvrir de nouvelles perspectives prometteuses non seulement pour comprendre la contribution du ribosome à la physiopathologie de la maladie, mais aussi pour développer de nouvelles approches thérapeutiques afin d'améliorer les standards actuels de prise en charge.

English:
Ribosomal RNA epitranscriptomics
Ribosomes are ribonucleoprotein complexes composed of 80 proteins and 4 ribosomal RNAs (rRNAs): 28S, 18S and 5.8S, which are synthesized by RNA polymerase I as a 47S prerRNA precursor, and 5S, which is synthesized by RNA polymerase III. rRNAs account for 80%-90% of the RNAs present in eukaryotic cells, and ribosome biogenesis therefore represents a cellular pathway that is extremely demanding in terms of energy consumption and nucleotide synthesis. rRNA function requires numerous chemical modifications, the main ones being pseudouridylation () and 2Oribose methylation (2OMe), which are guided by base pairing with small noncoding nucleolar RNAs called snoRNAs. It is now known that these modifications are an important source of heterogeneity in ribosome composition, capable of modulating ribosome activity under specific physiopathological conditions. In particular, 2Omethylation of rRNA is a major contributor to ribosome heterogeneity and participates in tumorigenesis through the regulation of translation.

From this perspective, the host team has shown that changes in rRNA 2OMe occur in certain cancers and appear to contribute to tumorigenesis via alterations in translational control. For example, RiboMethSeq analyses of 195 primary breast tumors have shown that rRNA 2OMe profiles are associated with tumor subtypes and grades. Similar alterations have been described in cohorts of 17 diffuse large Bcell lymphomas and 94 acute myeloid leukemias (AML), with strong evidence that 2OMe changes at specific positions are likely to participate in leukemogenesis.

Adult highgrade diffuse gliomas (HGG)
HGGs are primary tumors of the central nervous system that probably originate from glial cells and show wide variability in prognosis and treatment response, while remaining largely incurable. At present, HGG classification distinguishes three main types: astrocytomas, oligodendrogliomas and glioblastomas (GB), which are differentiated mainly by histological and molecular criteria. Thus, the presence of mutations in the genes encoding isocitrate dehydrogenase 1 and 2 (IDH1/2) separates glioblastomas (wildtype IDH1/2, IDHwt) from astrocytomas and oligodendrogliomas (mutant IDH1/2, IDHmut). The most frequent alteration is the IDH1 arginine 132 (R132H) mutation. Oligodendrogliomas are further characterized by heterozygous codeletion of chromosome arms 1p/19q, and astrocytomas by loss of nuclear ATRX. Beyond their role as key biomarkers, IDH1/2 gainoffunction mutations directly promote tumorigenesis through production of the oncometabolite D2hydroxyglutarate (D2HG), which induces specific epigenetic alterations in tumor cells as well as changes in the tumor immune microenvironment.

HGGs are also characterized by extremely complex cellular heterogeneity that underlies treatment resistance and the high rate of recurrence, particularly in GB, the most severe HGGs. In GB, this cellular heterogeneity gives rise to three types of transcriptomic signatures: Classical (CL), Proneural (PN) and Mesenchymal (MES) (the neural category was removed because it corresponded to nontumor cells). This classification is rarely used in the clinic because of its limited prognostic value, especially when tumor heterogeneity is high, but it is a very valuable tool for understanding GB pathophysiology and disease etiology. Attention has rapidly focused on MEStype tumors because of their more aggressive, invasive, necrotic and hypoxic profile, their infiltration by protumor macrophages (M2, tumorassociated macrophages, TAMs), and their ability to resist radiochemotherapy. Consistent with this, MES GBs are more frequently observed at recurrence. Notably, observation of such transcriptomic signature shifts at recurrence, together with the apparent absence of selection for specific mutations, has supported the hypothesis that GBs undergo changes in cellular phenotype and thus display strong plasticity, as opposed to purely genetic evolution or clonal selection.

Despite their common origin, IDHwt and IDHmut HGGs show major differences at genetic, epigenetic, transcriptomic, metabolic and microenvironmental levels, which directly influence disease severity and treatment response. For example, glioblastoma recurrence is almost systematic, with a median survival of 15 months despite intensive therapy combining surgery, radiotherapy and temozolomide (TMZ) chemotherapy (the Stupp protocol). In contrast, patients with grade III IDHmut astrocytoma or oligodendroglioma treated with radiotherapy and chemotherapy have a much better median survival of 10 and 15 years, respectively, although quality of life is greatly impaired by current treatments; nevertheless, 20%-30% of patients die within five years of diagnosis. It is therefore crucial to identify the molecular mechanisms underlying new biological processes associated with HGG tumorigenesis in order to develop future effective therapies and improve patient management and quality of life.

Hypothesis and aims
For all these reasons, the host team is investigating whether alterations in ribosome biology, particularly at the level of its composition (2OMe, pseudouridylation), might occur in HGG. One of the team's studies has shown that 2OMe changes occur specifically in glioblastomas, whereas IDHmut HGGs display impaired ribosome biogenesis. The current objective is to understand how these changes in rRNA chemical modifications might contribute to translational regulation controlling specific gene expression programs that sustain the etiology of these diseases. This work could open up promising new avenues not only for understanding the contribution of the ribosome to disease pathophysiology, but also for developing new therapeutic approaches to improve current standards of care.