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Additional file 1: Supplementary Figure 1. E6E7/RST fusion model. (A) Schematic representation of H1 to H6 hybrid generation. IMR90 E6E7-CFP and IMR90 E6E7-RST-DsRed parental cell lines were co-cultured for 72 h prior to antibiotic selection (blasticidin/puromycin) to obtain pure hybrid cell lines. (B) Schematic representation of IB105/IB106 hybrid generation. IB105 DsRed and IB106 GFP were co-cultured for 72 h and pure IB105/106 hybrid cells were obtained after 3 successive rounds of cell sorting and amplification. Supplementary Figure 2. Respiratory rate. (A) Respiratory rate of E6E7, RST and H1-H6 hybrids under oligomycin (upper left) and 2,4 dinitrophenol (DNP) (upper right). Values were normalized to the number of cells and expressed in nmol of O2 consumed per minute for a million cells. Experiments have been repeated 2 to 7 times, according to the sample and treatment. Lower left: Values of the ratio VO2 pyr / VO2 oligo for each parental and hybrid cell line. Lower right: Respiratory state value for each parental and hybrid cell line. Statistical analyses were done using one-way ANOVA test followed by Holm-Sidak multiple comparison test (*p

Additional file 1: Figure S1. A. Cytometry dot plot. ALDHlow cells in blue and ALDHhigh cells in green. Top: cell line incubated with DEAB as negative control. Bottom: cell line without DEAB. B. Evaluation of stem cell frequency by ELDA method in ALDHlow and ALDHhigh cells after cell sorting. “-“: absence of CS/ICs. Figure S2. Percentage of ALDHhigh cells evaluated in parental and hybrid cell population after 72 h of coculture between E6E7 and RST (n = 17). Percentages were not statistically different. Figure S3. A. Cytometry dot plot representing cell populations selected for cell sorting. B. Images of spheres developed in non-adherent cell culture conditions; scale bar = 50 μm. Figure S4. Full length blots. Figure S5. Cytometry dot plot with gates used to determine percentage of fused cells after 72 h of co-culture. x-axis represents CFP fluorescence intensity and y-axis represents DsRed fluorescence intensity. Figure S6. Full length blots.

Pleomorphic sarcomas are characterized by several chromosomic rearrangements and a complex genome with few recurrent alterations identified. Most studies have looked at the consequences of those alterations on the cell and the patient, however their origin remains largely unknown. Cell fusion between two cancer cells is a mechanism described as the origin of aneuploidy and chromosomal instability. This process is mainly involved during fecundation, formation of muscle fibers and osteoclasts and tissue regeneration. Cell fusion, hijacked by oncogenesis, drives to metastatic dissemination and drug resistance. That is why we hypothesize this mechanism could be the origin of genomic complexity of pleomorphic sarcomas and induces the development and progression of those tumors. The results obtained during my thesis show, first of all, cellular fusion allows merging of oncogenes present in two different cells, which initiates tumor development. Hybrid tumors harbor many genomic rearrangements, with chromosome losses and gains comparable to those find in human sarcomas. We also demonstrate that this mechanism leads to tumor progression after the fusion of an immortalized fibroblast and a transformed fibroblast. Finally, uncontrolled cell fusion of two immortalized myoblasts drives pleomorphic sarcoma development, with DMD deletion, also found in human myogenic sarcoma. This deletion only affects the largest isoforms of dystrophin, setting off the relocation of the smallest one in the nucleus. All of my thesis results allow me to propose a model where pleomorphic sarcoma oncogenesis is initiated by an uncontrolled cell fusion process, leading to genomic alterations, specific of cell origin and modeled by selective pressure waves which are controlled by the cell environment. This oncogenic process leads to the development of tumors and metastatic progression of pleomorphic sarcomas.; Les sarcomes pléomorphes sont caractérisés par un nombre important de réarrangements chromosomiques et un génome complexe dans lequel peu d'altérations récurrentes ont été identifiées. La plupart des études se sont intéressées aux conséquences de ces altérations sur la cellule et le patient, cependant leur origine reste majoritairement inconnue. La fusion cellulaire entre deux cellules cancéreuses est un mécanisme décrit comme étant à l'origine d'aneuploïdie et d'instabilité chromosomique. Ce processus a été avant tout identifié dans le cadre de la fécondation, de la formation des fibres musculaires et des ostéoclastes et de la régénération tissulaire. La fusion cellulaire, détournée au profit de l'oncogenèse, favorise la progression métastatique et la résistance aux traitements. Nous avons alors émis l'hypothèse que ce mécanisme puisse être à l'origine de la complexité génomique des sarcomes pléomorphes et favoriser le développement et la progression de ces tumeurs. Les résultats obtenus au cours de ma thèse montrent, tout d'abord, que la fusion cellulaire permet le regroupement des oncogènes présents dans deux cellules différentes, initiant ainsi développement de tumeurs. Les hybrides générés présentent de nombreux réarrangements génomiques, avec des pertes et des gains de chromosomes correspondant à ceux retrouvés dans les sarcomes pléomorphes humains. Nous avons aussi démontré que ce mécanisme induit la progression tumorale après fusion d'un fibroblaste immortalisé et d'un fibroblaste transformé. Enfin, nous avons démontré que la fusion non contrôlée de deux myoblastes immortalisés conduit au développement de rhabdomyosarcomes pléomorphes, présentant une délétion de DMD, retrouvée aussi dans les tumeurs humaines à différenciation myogénique. Cette délétion impacte seulement les isoformes les plus grandes de la dystrophine, déclenchant une relocalisation des plus petites dans le noyau. L'ensemble de mes travaux de thèse permettent alors de proposer un modèle selon lequel l'oncogenèse des sarcomes pléomorphes passe par des évènements de fusion cellulaire non-contrôlée, induisant le développement d'altérations génomiques spécifiques de la cellule d'origine et sélectionnées en fonction des pressions de sélection exercées par l'environnement. Ce processus oncogène conduit alors au développement de tumeurs et à la progression métastatique des sarcomes pléomorphes.

Whole-genome doubling is the second most frequent genomic event, after TP53 alterations, in advanced solid tumors and is associated with poor prognosis. Tetraploidization step will lead to aneuploidy and chromosomic rearrangements. The mechanism leading to tetraploid cells is important since endoreplication, abortive cytokinesis and cell fusion could have distinct consequences. Unlike processes based on duplication, cell fusion involves the merging of two different genomes, epigenomes and cellular states. Since it is involved in muscle differentiation, we hypothesized that it could play a role in the oncogenesis of myogenic cancers. Spontaneous hybrids, but not their non-fused immortalized myoblast counterparts they are generated from, induced tumors in mice. Unstable upon fusion, the hybrid genome evolved from initial mitosis to tumors with a highly rearranged genome. This genome remodeling finally produced targeted DMD deletions associated with replicative stress, isoform relocalization and metastatic spreading, exactly as observed in human myogenic sarcomas. In conclusion, these results draw a model of myogenic oncogenesis in which cell fusion and oncogene activation combine to produce pleomorphic aggressive sarcomas.

Pleomorphic sarcomas are characterized by several chromosomic rearrangements and a complex genome with few recurrent alterations identified. Most studies have looked at the consequences of those alterations on the cell and the patient, however their origin remains largely unknown. Cell fusion between two cancer cells is a mechanism described as the origin of aneuploidy and chromosomal instability. This process is mainly involved during fecundation, formation of muscle fibers and osteoclasts and tissue regeneration. Cell fusion, hijacked by oncogenesis, drives to metastatic dissemination and drug resistance. That is why we hypothesize this mechanism could be the origin of genomic complexity of pleomorphic sarcomas and induces the development and progression of those tumors. The results obtained during my thesis show, first of all, cellular fusion allows merging of oncogenes present in two different cells, which initiates tumor development. Hybrid tumors harbor many genomic rearrangements, with chromosome losses and gains comparable to those find in human sarcomas. We also demonstrate that this mechanism leads to tumor progression after the fusion of an immortalized fibroblast and a transformed fibroblast. Finally, uncontrolled cell fusion of two immortalized myoblasts drives pleomorphic sarcoma development, with DMD deletion, also found in human myogenic sarcoma. This deletion only affects the largest isoforms of dystrophin, setting off the relocation of the smallest one in the nucleus. All of my thesis results allow me to propose a model where pleomorphic sarcoma oncogenesis is initiated by an uncontrolled cell fusion process, leading to genomic alterations, specific of cell origin and modeled by selective pressure waves which are controlled by the cell environment. This oncogenic process leads to the development of tumors and metastatic progression of pleomorphic sarcomas., Les sarcomes pléomorphes sont caractérisés par un nombre important de réarrangements chromosomiques et un génome complexe dans lequel peu d'altérations récurrentes ont été identifiées. La plupart des études se sont intéressées aux conséquences de ces altérations sur la cellule et le patient, cependant leur origine reste majoritairement inconnue. La fusion cellulaire entre deux cellules cancéreuses est un mécanisme décrit comme étant à l'origine d'aneuploïdie et d'instabilité chromosomique. Ce processus a été avant tout identifié dans le cadre de la fécondation, de la formation des fibres musculaires et des ostéoclastes et de la régénération tissulaire. La fusion cellulaire, détournée au profit de l'oncogenèse, favorise la progression métastatique et la résistance aux traitements. Nous avons alors émis l'hypothèse que ce mécanisme puisse être à l'origine de la complexité génomique des sarcomes pléomorphes et favoriser le développement et la progression de ces tumeurs. Les résultats obtenus au cours de ma thèse montrent, tout d'abord, que la fusion cellulaire permet le regroupement des oncogènes présents dans deux cellules différentes, initiant ainsi développement de tumeurs. Les hybrides générés présentent de nombreux réarrangements génomiques, avec des pertes et des gains de chromosomes correspondant à ceux retrouvés dans les sarcomes pléomorphes humains. Nous avons aussi démontré que ce mécanisme induit la progression tumorale après fusion d'un fibroblaste immortalisé et d'un fibroblaste transformé. Enfin, nous avons démontré que la fusion non contrôlée de deux myoblastes immortalisés conduit au développement de rhabdomyosarcomes pléomorphes, présentant une délétion de DMD, retrouvée aussi dans les tumeurs humaines à différenciation myogénique. Cette délétion impacte seulement les isoformes les plus grandes de la dystrophine, déclenchant une relocalisation des plus petites dans le noyau. L'ensemble de mes travaux de thèse permettent alors de proposer un modèle selon lequel l'oncogenèse des sarcomes pléomorphes passe par des évènements de fusion cellulaire non-contrôlée, induisant le développement d'altérations génomiques spécifiques de la cellule d'origine et sélectionnées en fonction des pressions de sélection exercées par l'environnement. Ce processus oncogène conduit alors au développement de tumeurs et à la progression métastatique des sarcomes pléomorphes.