BARLIER Anne / ETCHEVERS Heather

Les origines développementales de ce système dispersé constituent un fil conducteur méconnu sous-jacent à de nombreuses pathologies spécifiques. Elles reposent sur des signaux coordonnés échangés entre les trois feuillets embryonnaires. La prolifération et la différenciation en phénotypes neuroendocriniens sécréteurs d’hormones sont finement régulées par le système nerveux central et périphérique, via des hormones, des facteurs de croissance, des cytokines et des signaux émis par les cellules mésenchymateuses.

Des facteurs de transcription,au sein de réseaux de régulation génique, dictent les étapes suivantes. Ils sont particulièrement cruciaux pour l’organe endocrinien maître : l’hypophyse. Tout dysfonctionnement de cette régulation, à n’importe quel stade de la vie (de l’embryogenèse au vieillissement), entraîne des déficits ou hypersecrétions hormonales, responsables de pathologies opposées, comme le nanisme et le gigantisme.

De nombreux syndromes malformatifs partagent des variants pathogènes génétiques retrouvées dans des cancers de l’adulte. Ces variants provoquent une activation permanente d’enzymes normalement actives de manière transitoire, dans certains types cellulaires. Selon le moment où elles surviennent, elles peuvent être létales. L’organisme résultant est une mosaïque de cellules mutées et non mutées. Chez les survivants, elles entraînent une signalisation aberrante des facteurs de croissance, affectant l’identité cellulaire et la croissance tissulaire de manière localisée.  Les interactions entre ces cellules au cours du développement peuvent engendrer des maladies cliniquement distinctes mais mécanistiquement liées, et prédisposent à des cancers.

La découverte de ces mécanismes ouvre la voie à des améliorations diagnostiques et à des thérapies transversales applicables à de multiples maladies rares.

Pour accélérer l’identification des causes génétiques, nous avons développé des analyses génomiques à haut débit, allant des panels de gènes par séquençage haut débit à l’hybridation comparative (CGH) et aux études d’exome complet. Ces stratégies sont appliquées aussi bien aux déficits hypophysaires (réseau international GenHypoPit) qu’aux tumeurs neuroendocrines héréditaires (réseau TENGEN), en collaboration avec le laboratoire de biologie moléculaire GEnOPé de l’AP-HM, dirigé par le Pr Barlier.

Une stratégie expérimentale majeure en cours consiste en la conception et la validation de modèles d’organoïdes humains dérivés de cellules souches pluripotentes induites (hiPSC) différenciées en types cellulaires d’intérêt, tels que les cellules hypophysaires, neuroendocriniennes ou issues de la crête neurale, toutes autrement inaccessibles pour évaluer l'activité des gènes et l'impact des variants identifiés dans des pathologies.

Pour mieux comprendre les mécanismes physiopathologiques, nous utilisons sur des échantillons humains (y compris organoïdes) et animaux :

• la transcriptomique spatiale et à l'échelle de la cellule unique,
• la méthylomique de l’ADN,
• le traçage de lignées dans des modèles murins conditionnels
• ainsi que la microscopie confocale.

En collaboration avec les laboratoires pharmaceutiques Novartis et Inventiva, nous évaluons de nouveaux composés thérapeutiques potentiels sur des cultures primaires de tumeurs humaines fournies par les services de neurochirurgie et de neuropathologie du réseau hospitalier de l’AP-HM.

La Dr Thi-Thom Mac, endocrinologue et ancienne doctorante sous la supervision du Dr Teddy Fauquier et des professeurs Frédéric Castinetti et Thierry Brue, a optimisé un modèle 3D important de différenciation dirigée de cellules souches humaines.

Avec des protocoles encore plus optimisés depuis par de nombreuses personnes de l'équipe, nous continuons à perfectionner des organoïdes hypophysaires sécrétant des hormones afin d'étudier les effets des variants de gènes sur la dysfonction hypophysaire et sa prédisposition aux tumeurs.

La Dr Pauline Romanet, MCU-PH, a obtenu en 2023 une première financement (ANR JCJC) de l'Agence Nationale de la Recherche pour développer MEN1-PLUS, un projet ambitieux qui aborde "les nouvelles approches physiopathologiques de l'étude des néoplasies endocriniennes multiples de type 1". Nous avons recruté la scientifique post-doctorante Dr. Giuliana Ascone pour donner suite jusqu'en 2026. Giuliana étudie les dérivés de la crête neurale dans l'hypophyse en utilisant le séquençage ARN à noyau unique sur des dizaines de milliers de cellules de modèles de souris. Cette partie de l'équipe étudie également le rôle des variants MEN1 retrouvés en pathologie humaine à l’aide de CRISPR-Cas9 et d’organoïdes hypophysaires.

Pauline a depuis obtenu un prestigieux "contrat d'interface" de l'INSERM pour consacrer encore plus de temps à MMG, de 2026 à 2031. Cette reconnaissance a été mise en avant sur la page web de l’AP-HM.

Le nævus géant congénital (NGC) mélanocytaire est une malformation cutanée visible, présente dès la naissance. Il peut apparaître sous la forme d'une tumeur stable et bénigne, ou être associé dans un cadre syndromique à des symptômes cutanés supplémentaires, neurologiques et/ou oncologiques.

Le Dr Daniel Aldea, chercheur post-doctoral senior, a étudié les effets des voies de signalisation moléculaires sur les précurseurs embryonnaires des cellules pigmentaires, en utilisant plusieurs systèmes et des techniques de pointe en "-omiques" et en microscopie.

• Échantillons chirurgicaux et d'anatomie-pathologie de NGC en recueil multi-centrique
• Cellules souches pluripotentes induites humaines à partir de NGC, à l'aide du plateforme local MaSC
• Transcriptomique comparative dans des cultures primaires de cellules humaines ou de souris, issues de l'induction spécifique de la crête neurale en présences de formes constitutivement actifs des enzymes BRAF ou NRAS
• Caractérisation phénotypique de modèles murins pour comprendre les effets paracrines entre cellules dans le syndrome CMN et les troubles associés.

Daniel poursuivra sa carrière en tant que scientifique sur le sujet de la génomique évolutionnaire de la peau au préstigieux OIST à Okinawa, Japan, à partir de 2027.

Les variants somatiques des gènes NRAS et BRAF sont les principales causes moléculaires des NGC, et font également partie des gènes les plus fréquemment altérés du mélanome malin en général.

Les enfants nés avec des formes rares et larges de NGC ont un risque considérablement plus élevé de développer un mélanome avant l'âge de 30 ans. Notre laboratoire a été financé jusqu'à fin 2026 par le programme Horizon Europe via le consortium MELCAYA (Nouvelles stratégies de soins de santé pour le mélanome chez les enfants, adolescents et jeunes adultes), pour découvrir les bases moléculaires de la progression ou des étapes intermédiaires entre nævus bénin et cancer dans cette neurocristopathie emblématique.

Nous prévoyons d'appliquer les connaissances acquises à d'autres RASopathies, maladies dues à l'activation excessive de NRAS, BRAF ou plusieurs molecules en amont ou en aval de leurs effets, modifiant ainsi le comportement cellulaire au fil du temps, y compris dans le système neuroendocrine.

Prof. Anne Barlier est une pionnière dans l'étude de ces deux types de tumeurs intracrâniennes depuis de nombreuses années. Avec des partenaires industriels et cliniques, appuyée par l'expertise du Dr Grégoire Mondielli, elle étudie la modulation des voies biochimiques et de signalisation dans ces deux grandes entités, dans l'optique de proposer de nouvelles thérapies lors des essais précliniques et cliniques en cours.

Ce consortium national, soutenu par un programme transversal dédié de l'INSERM, a fait appel aux forces des équipes Etchevers et Zaffran. A Marseille, nous avons cartographié les signatures transcriptomiques spécifiques de chaque cellule (y compris neuroendocrine) du cœur humain pendant son développement, afin de mieux comprendre la physiologie normale et associée à des maladies cardiaques tout au long de la vie. La collaboration interne dans le MMG s'est étendue au développement technologique avec la plateforme GBiM et à l’équipe Baudot.

L'atlas a rassemblé des données inédites sur la composition cellulaire, y compris les cellules neuroendocrines rares, du cœur du premier trimestre, lorsqu'il se transforme d’un primordium en un organe fonctionnel et vital. Ces données font désormais partie de l'effort international du Human Cell Atlas.

Cette jolie image de couverture du journal Development a été acquise par Heather sur le microscope confocal à feuillets de lumière du plateforme imagerie de MMG.