Drosophila hematopoietic cells as a model to study in vivo the activity of the human oncogene AML1-ETO

par Dani Osman

Thèse de doctorat en Biologie

Sous la direction de Lucas Waltzer et de Marc Haenlin.

Soutenue en 2009

à Toulouse 3 .

  • Titre traduit

    Les Cellules hématopoïétiques de la drosophile comme modèle d'étude in vivo de l'activité de l'oncogène humain AML1-ETO


  • Résumé

    L'hématopoïèse est un processus complexe et dynamique qui conduit à la formation ainsi qu'au remplacement continu et régulé des cellules sanguines. Au cours de ce processus, une série de facteurs de transcription contrôle l'apparition, l'engagement et la différentiation des cellules souches dans un lignage déterminé. En particulier, chez les vertébrés, le facteur RUNX1/AML1 (pour Acute Myeloid Leukemia 1) est requis pour l'émergence des cellules souches hématopoïétiques ainsi que pour la différentiation des lignées myéloïdes et lymphoïdes. Chez l'homme, différentes altérations génétiques affectant AML1 sont liées au développement de pathologies du système hématopoïétique. Notamment, la translocation chromosomique t(8;21), codant la protéine de fusion AML1-ETO, est associée à 10-15 % des cas de leucémies myéloïde aiguës. Il a été décrit que AML1-ETO agit essentiellement en interférant avec la fonction de AML1 au cours de la différentiation hématopoïétique. Cependant, le mode d'action de cet oncogène reste mal compris et peu de facteurs modulant son activité sont connus. Récemment, de nombreux travaux ont mis en évidence que divers aspects du développement des cellules hématopoïétiques sont conservés de la Drosophile aux vertébrés. Notamment, les facteurs de transcription des familles RUNX et GATA, acteurs clefs de l'hématopoïèse chez les vertébrés, contrôlent aussi le développement des cellules sanguines chez la Drosophile. Tirant profit d'une part de la conservation phylogénétique des circuits géniques régulant l'hématopoïèse chez l'homme et la Drosophile et d'autre part des puissants outils d'analyses génétiques disponibles chez la Drosophile, nous avons cherché à utiliser la Drosophile comme système modèle pour étudier le mécanisme d'action de l'oncogène humain AML1-ETO et identifier des modulateurs de son activité. Nos résultats montrent que AML1-ETO exerce dans des cellules sanguines de la Drosophile dont la différentiation dépend de l'expression d'un facteur RUNX (Lozenge, LZ), des effets similaires à ceux observés dans des cellules leucémiques humaines portant la translocation t(8;21), à savoir : un blocage de la différenciation des cellules hématopoïétiques exprimant LZ et une augmentation de leur nombre. Grâce à la réalisation d'un crible génétique in vivo par interférence à l'ARN, nous avons identifié calpainB comme requis pour que AML1-ETO induise ces effets. De plus, nous avons pu montrer que l'inhibition des calpaines provoque la dégradation de AML1-ETO et diminue le potentiel clonogénique de cellules leucémiques humaines exprimant cette chimère. Ces travaux montrent que la Drosophile peut être utilisée comme modèle alternatif pour mieux comprendre la fonction de AML1-ETO et identifier de nouveaux facteurs régulant son activité.


  • Résumé

    Hematopoiesis is a complex and dynamic process that leads to the formation and continuous blood cells replenishment. During this process, a series of transcription factors controls the appearance, commitment and differentiation of stem cells into specific lineages. In particular, in vertebrates, the factor RUNX1/AML1 (for Acute Myeloid Leukemia 1) is required for the emergence of hematopoietic stem cells and for the differentiation of both myeloid and lymphoid lineages. In humans, several genetic alterations affecting AML1 are linked to the development of different hemopathies. Notably, the chromosomal translocation t (8; 21), encoding the fusion protein AML1-ETO, is associated with 10-15% of cases of acute myeloid leukemia. It has been described that AML1-ETO acts essentially by interfering with AML1 function during hematopoietic differentiation. However, the mode of action of this oncogene remains poorly understood and few factors modulating its activity are known. Recently, numerous studies have shown that several aspects of hematopoietic development are conserved from Drosophila to vertebrates. Notably, transcription factors of RUNX and GATA families, which are key players in vertebrate's hematopoiesis, also control the development of blood cells in Drosophila. Taking advantage of the phylogenetic conservation of genetic circuitry regulating hematopoiesis between humans and Drosophila and of the powerful genetic tools available in Drosophila, we assessed whether Drosophila can provide a suitable model system to study the mechanism of action of the human oncogene AML1-ETO and to identify modulators of its activity. Our results show that AML1-ETO exerts in Drosophila blood cells expressing a RUNX factor (Lozenge, LZ) similar effects to those observed in human leukemic cells carrying the t(8;21), namely a differentiation blockage and an increased proliferation. In addition, by performing a large scale in vivo screen based on RNA interference, we identified calpainB as required for AML1-ETO-induced blood cell disorders in Drosophila. In addition, we showed that calpains inhibition resulted in AML1-ETO degradation and reduced the clonogenic potential of human leukemic cells expressing intrinsically this chimera. Our results establish that Drosophila can be used as an alternative model to better understand AML1-ETO function and to identify new factors regulating its activity.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (102 p.)
  • Annexes : Bibliogr. p. 84-102

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  • Bibliothèque : Université Paul Sabatier. Bibliothèque universitaire de sciences.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : 2009 TOU3 0239
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