Étude du vieillissement des cellules souches hématopoïétiques par la biologie des systèmes: Séquençage d’ARN et réseau booléen de régulation génétique à l’échelle de la cellule

Sous la direction de Elisabeth Remy et de Estelle Duprez.

Résumé : Dans cette thèse nous avons mis en œuvre les techniques récentes de séquençage à l’échelle de la cellule et des méthodes d’inférence de réseaux de régulation génétique pour étudier l’effet du vieillissement sur l’hématopoïèse, le processus de formation et de renouvellement des cellules sanguines. L’hématopoïèse repose sur les propriétés uniques des cellules souches hématopoïétiques (CSH) capables soit de s’auto-renouveler pour maintenir leur caractère souche, soit de se différencier en cellules fonctionnelles. Avec l’âge, l’équilibre de cette population cellulaire se détériore. Des CSH peu fonctionnelles s’accumulent dans la moelle osseuse promouvant l’immunosénescence et le développement d’hémopathies.

Afin de comprendre les mécanismes qui régulent cette perte d’équilibre nous avons séquencé 15000 transcriptomes de CSH isolées à partir de souris jeunes et âgées. Différentes approches d’apprentissage supervisées et non supervisées nous ont permis de classifier et représenter les cellules dans des espaces réduits. Nous avons ainsi pu montrer une accumulation de CSH âgées quiescentes, concomitante à un blocage précoce de leur différenciation. Ces résultats nous ont guidés pour construire un réseau booléen de régulation génétique afin de modéliser le processus de différenciation de ces cellules et comprendre son altération par le vieillissement. Pour ce faire, nous avons adapté une méthode récente d’inférence de réseaux booléens basée sur la programmation de contraintes dynamiques. De ces résultats, nous avons pu mettre en évidence le rôle majeur des gènes Egr1, Junb et Gata2, dans le vieillissement de la population des CSH.