Les xénogreffes dérivées de tumeurs pédiatriques, modèles d'analyse des cellules et du microenvironnement tumoral

Abstract

Research in pediatric cancerology is facing many challenges. Some common with adult cancerology, some specific to young population. Like for the adults, the evaluation of new therapies needs the development of sophisticated models reproducing tumoral cell and microenvironment development. For a few years now, the patient derived xenograft model (PDX) became essential in the understanding of cancers. Also, in pediatric cancerology, by producing fresh samples, the PDX models partially resolve the problem related to the rarity of the samples and there acces to study the mechanisms of oncogenesis, treatment resistance and metastatic dissemination. Those models already have been used in cancerology. One major difficulty was identified in those studies, the comparison of transcriptomic profiles from patients to those coming from PDX samples. In the PDX, the profiles are a mix of human sequences (human tumoral cells) and mouse sequences (mouse microenvironment). This duality brings an extra difficulty.The objectivs of the presented work are, the establishment of a comparoison method for the transcriptomic profiles of PDX and corresponding patients samples and, the evaluation of two deep cohorts of pediatric cancers. PDXploR is the method developed in this work.Using the difference in nature of the sequences, principal component analysis and differential expression method, this tool alows to compare PDX and patient samples and to separately analyse the tumor cells and the microenvironment. This method will be used to analyse the cohorts OS2006PDX and MAPPYACTPDX. The first one is composed by 8 osteosarcoma models with samples at Diagnostic, relapse and two xenograft (subcutaneous and paratibial). The second one, is composed by 24 models from various pathology, with samples at the relapse and one subcutaneous xenograft.Through the study of those two cohorts, we demonstrate here the reproductibility of the tumors characteristics in the PDX and that PDXploR alows the study of RNA-seq profiles and separate the tumoral and microenvironmental profiles. Beyond the comparison of patient and PDX samples, PDXploR can be developed to compare the effects of treatments on the expression profiles of the tumors and the microenvironments.La recherche en cancérologie pédiatrique fait face à de nombreux défis communs aux cancers de l’adulte, mais aussi spécifiques aux populations jeunes. Comme chez l’adulte, l’évaluation de nouvelles thérapies en cancérologie nécessite le développement de modèles de plus en plus sophistiqués qui récapitulent au mieux le développement des cellules tumorales et de leur microenvironnement. Depuis quelques années, les modèles murins xénogreffés avec des tumeurs de patient sont devenus incontournables et viennent compléter un attirail de modèle ex vivo (sphéroïdes, organoïdes, tumoroïdes). Par ailleurs, en cancérologie pédiatrique, ces modèles PDX, en produisant du matériel frais viennent pallier à la rareté de ces pathologies et donc à l’accès à des échantillons pour étudier les mécanismes d’oncogenèse, de résistance aux traitements et de dissémination métastatique. Ces modèles sont d’ores et déja utilisés dans des études en cancérologie mais la présence de séquences humaines (cellules tumorales greffées) et de séquences murines (microenvironnement de l’hôte) induit une complexité qui limite les analyses bioinformatiques. Les objectifs de mes travaux de thèse présentés ici sont, la mise en place d’une méthode de comparaison des profils transcriptomiques de PDX et de patient et l’évaluation de deux cohortes profondes avec des échantillons humains et les PDX associés. PDXploR est la méthode développée lors de ce travail. Cette méthode utilise l’origine différente des séquences des PDX, associé à des méthodes d’analyse en composante principale et d’analyse différentielle, pour comparer séparément les profils d’expression des cellules tumorales et du microenvironnement entre patients et xénogreffes. J’ai appliqué cette méthode pour analyser les cohortes OS2006 PDX et MAPPYACTPS PDX. La première, est composée de 8 modèles d’ostéosarcome avec des échantillons au diagnostic, à la rechute et des PDX sous-cutané et paratibiaux. La seconde, comprend 24 modèles de multiples cancers pédiatriques avec des échantillons à la rechute et des PDX en sous- cutanée. À travers l’étude de ces deux cohortes, nous démontrons la conservation des caractéristiques des tumeurs de patient dans les PDX et montrons que PDXploR permet d’étudier séparement le profil transcriptomique des cellules tumorales et du microenvironnement tumoral. Au-delà de la comparaison d’échantillons de patients et de PDX associés, PDXploR peut être étendu à la comparaison des effets des traitements sur les profils d’expression des cellules tumorales et du microenvironnement