To progress and escape starvation, tumors invade surrounding tissue, migrate and form metastases, which are associated with poor prognosis. A better understanding of the invasive process used by tumors would enable to develop new therapies to limit or even black tumor progression. Currently, increasing evidence indicates that tumor cells are not the only players in tumor invasion. lndeed, cells composing tumor environment, such as immune and endothelial cells, macrophages or fibroblasts, also play an important raie. Nevertheless, transcriptional modifications as well as cell-cell interactions occurring between tumor cells and stroma! cells in invasive areas are still poorly understood. During my PhD thesis, my objective was to identify transcriptional reprogramming, which occurs in tumor and stroma! cells located at the tumor-stroma interface during the invasive process. To this end, we chose basal cell carcinoma as a mode1. lndeed, basal cell carcinoma is the most frequent skin cancer worldwide and can be divided in different subtypes. Among them, the nodular subtype is characterized by well-defined tumors, surrounded by a loose myxoid stroma and showing no infiltration in surrounding tissue, which suggests poor interaction with neighboring stroma! cells. lnversely, the infiltrative subtype infiltrates tissue by propagating single cell strands in a dense and fibrotic stroma, which indicates important interactions between tumor and surrounding stroma! cells. Thus, we considered these two subtypes with opposite invasive features as good models to determine transcriptional changes, which occur during tumor invasion. First, we performed a spatial transcriptomic analysis on nodular and infiltrative basal cell carcinomas to extract spatial signatures specific to non-invasive and invasive areas respectively. ln parallel, 1 generated single cell RNA sequencing data from five highly infiltrative basal cell carcinomas to obtain whole transcriptome at a single cell resolution. Then, 1 applied the spatially defined signatures on single cell RNA sequencing data. This allowed me to determine which cell types were participating to the invasive process. Thus, 1 was able to show that tumor cells located at the invasive front arbor collective migration features and are surrounded by cancer-associated fibroblasts, which remodel the surrounding matrix. Furthermore, 1 also identified a cytokine, which participates to cell-cell communication between tumor cells and cancer associated fibroblasts in the invasive niche, activin A.
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Pour progresser et échapper au manque de nourriture, les tumeurs envahissent le tissu environnant, migrent et forment des métastases, qui sont associées à un mauvais pronostic. Une meilleure compréhension du processus invasif utilisé par les tumeurs permettrait de développer de nouvelles thérapies afin de limiter ou bloquer leur progression. Actuellement, de plus en plus de preuves indiquent que les cellules tumorales ne sont pas les seules actrices de l'invasion tumorale. En effet, les cellules qui composent l'environnement tumoral telles que les cellules immunitaires, endothéliales, macrophages ou fibroblastes jouent aussi un rôle très important. Néanmoins, les modifications transcriptionnelles ainsi que les interactions exactes ayant lieu entre les cellules tumorales et les cellules stromales dans les zones invasives ne sont que très peu connues. Durant ma thèse de doctorat, mon objectif était d'identifier la reprogrammation transcriptionnelle qui se produit dans les cellules tumorales et stromales situées à l'interface tumeur-stroma durant le processus d'invasion. Dans ce but, nous avons choisi le carcinome basocellulaire comme modèle. En effet, le carcinome basocellulaire est le cancer de la peau le plus fréquent et est divisé en différents sous-types. Parmi eux, le sous-type nodulaire est caractérisé par des tumeurs bien délimitées, entourées par un stroma lâche et myxoide, et qui ne montrent aucune infiltration du tissu, ce qui suggère peu d'interactions avec les cellules stromales voisines. A l'inverse, le sous-type infiltrant envahit le tissu en propageant des bandes unicellulaires dans un stroma dense et fibreux, ce qui évoque d'importantes interactions entre cellules tumorales et cellules stromales environnantes. Ainsi, nous avons considéré ces deux sous-types aux caractéristiques invasives opposées comme étant de bons modèles pour déterminer les changements transcriptionnels qui se produisent au cours de l'invasion tumorale. Nous avons d'abord effectué une analyse transcriptomique spatiale sur des carcinomes basocellulaires nodulaires et infiltrants afin d'extraire des signatures spatiales spécifiques aux aires respectivement non-invasives et invasives. En parallèle, j'ai généré des données de séquençage ARN unicellulaire à partir de cinq carcinomes basocellulaires hautement infiltrants pour obtenir leur transcriptome total à une résolution unicellulaire. Ensuite, j'ai appliqué les signatures définies spatialement aux données de séquençage ARN unicellulaire. Ceci m'a permis de déterminer les types cellulaires qui participent au processus invasif. Ainsi, j'ai pu montrer que les cellules tumorales situées sur le front invasif semblent migrer collectivement et sont entourées par des fibroblastes associés au cancer qui remodèlent la matrice extracellulaire environnante. De plus, j'ai étalement identifié une cytokine qui participe à la communication entre les cellules tumorales et les fibroblastes associés au cancer dans la zone invasive, l'activin A.