Development of new engineering methodologies for cell sequencing landscape : unbiased mRNA sampling of living cells by TRanscriptomic Analysis Captured in Extracellular vesicles (TRACE)

Cell heterogeneity and fluctuant genetic expression in specific microenvironments remain poorly understood. Thus, to address a beginning of answer to all of these general questions, a lot of new scientific paradigms were developed and enable to push the limits of the possible. Thus, the goal of this first thesis project was to develop a highly innovative method for multiplexed epigenetic analysis of cells at a single cell resolution. By linking the Tn5 transposon protein with antibodies targeting key epigenetic factors, it could be possible to identify the binding site of specific transcription factors at a genome wide level. Nevertheless, due to the relative competition to develop a new technology in the field, this very promising tool has been patented by another company, thus the decision was taken to abort this project and focus on another one. A lot of progress and discovery in Biology is strongly correlated with new methodologies that provide the ability to define cell fate at molecular level, but a large majority of them require the use of destructive procedures. For these reasons, the second research project was to develop a new technology allowing transcriptomic analysis over time without any cell destruction. Named TRACE for “TRanslatomic” Analysis Captured in Extracellular vesicles, it is characterized by a cell-type specific transgene expression providing a translation of a representative part of the cell transcriptome inside Extracellular vesicles. Thus, “Translatome” of cells which express TRACE can be followed over time by non-destructive manner in vitro as well as in vivo, which is a powerful tool for many fields of fundamental and translational research
L’Hétérogénéité cellulaire et les expressions génétiques fluctuantes dans un microenvironnement spécifique restent mal comprises. Ainsi, afin d’apporter un début de réponse à toutes ces questions, beaucoup de paradigmes scientifiques ont été développés, permettant de toujours repousser plus loin les limites du possible. Ainsi, l'objectif de ce premier projet de thèse fut de développer une méthode innovante pour l'analyse épigénétique multiplexée de cellules à une résolution cellulaire unique. En reliant la protéine transposon Tn5 à des anticorps ciblant des facteurs épigénétiques clés, il pourrait être possible d'identifier le site de liaison de facteurs de transcription spécifiques à l'échelle du génome. Néanmoins, en raison de la relative concurrence dans le développement d’une nouvelle technologie dans ce domaine, cet outil très prometteur fut breveté par une autre entreprise et ce projet de thèse a donc été interrompu au profit d’un autre projet dans cette même thématique. Ainsi, beaucoup de progrès importants en biologie sont fortement corrélés avec de nouvelles méthodologies toujours plus innovantes et qui permettent de définir le destin cellulaire au niveau moléculaire. Mais une grande majorité d'entre elles nécessite l'utilisation de procédures destructrices. Pour ces raisons, nous avons développé une nouvelle technologie permettant une analyse transcriptomique dans le temps sans aucune destruction cellulaire. Nommée TRACE pour l'analyse «TRanslatomique» par capture dans des vésicules extracellulaires, elle est caractérisée par l’expression d’un transgène fournissant une translation d'une partie représentative du transcriptome cellulaire à l'intérieur des vésicules extracellulaires. Ainsi, ce «translatome» des cellules qui expriment TRACE peut être suivi dans le temps de manière non destructrice in vitro et in vivo, ce qui est un outil puissant pour de nombreux domaines de recherches fondamentale et translationnelle