Etude du rôle de la traduction dans les leucémies aigues myéloïdes : les voies mTORC1, LKB1/AMPK et la sérine-thréonine kinase PIM-2

par Alexa Samantha Green

Thèse de doctorat en Hématologie et oncologie

Sous la direction de Jérôme Tamburini-Bonnefoy.

Soutenue le 11-07-2013

à Paris 5 , dans le cadre de École doctorale Biologie et biotechnologie (Paris ; 1997-2014) .


  • Résumé

    Les leucémies aigues myéloïdes (LAM) sont des hémopathies malignes de mauvais pronostic dont les thérapies actuelles ne permettent d’obtenir des taux de survie à 5 ans chez les adultes que d’environ 40%. Par conséquent, il est nécessaire d’approfondir nos connaissances concernant les mécanismes d’oncogenèse pour développer de nouvelles approches thérapeutiques. Malgré leur hétérogénéité clinique et biologique, les LAM ont certaines caractéristiques communes comme l’activation de la voie de signalisation mTORCl qui est détectée dans la plupart des échantillons de LAM. MTORCl contrôle la survie, la croissance et la prolifération cellulaire, notamment via le contrôle de la traduction des ARNm et donc de la synthèse protéique. Au cours de ce travail, nous montrons qu’il existe, dans les LAM, une dérégulation de mTORCl qui explique les limites des effets anti-leucémiques observés avec la rapamycine (un inhibiteur allostérique de mTORCl) et qui est médiée en partie par l’activité de la sérine thréonine kinase Pim2, qui contrôle la phosphorylation de la cible de mTORCl, la protéine 4E-BP1. Cependant, cibler directement la traduction produit des effets anti-leucémiques importants, ce que nous avons montré en utilisant une molécule inhibant spécifiquement le complexe d’initiation de la traduction, le 4EGI-l. EIF4E est essentiel à l’initiation de la traduction et nous avons montré sa surexpression au niveau protéique dans la plupart des échantillons de LAM au diagnostic par comparaison à des cellules hématopoïétiques normales CD34+. Bien que son niveau d’expression n’ait pas de valeur pronostique intrinsèque, ce résultat suggère un potentiel important au blocage de la traduction dans la plupart des cas de LAM. Dans la perspective d’inhiber mTORCl, nous avons activé la voie LKBl/AMPK par la metformine, ce qui a induit des effets anti-leucémiques in vitro et in vivo via une modification du métabolisme cellulaire avec en particulier une inhibition de la synthèse de protéines oncogéniques. La metformine n’étant pas un candidat en thérapeutique dans les LAM du fait d’un index thérapeutique trop étroit, de nouvelles molécules modulant la voie LKBl/AMPK sont en cours de développement. Enfin, nous avons étudié le rôle de la sérine thréonine kinase Pim2, qui contrôle la traduction protéique et la survie dans les cellules de LAM Flt3-ITD+. Nous avons de plus montré que la sur-expression de Pim2 constitue un nouveau mécanisme de résistance aux inhibiteurs de Flt3 et représente donc une cible thérapeutique prometteuse dans cette catégorie de LAM. L’étude de la voie mTORCl et de la traduction permet donc d’envisager de multiples perspectives thérapeutiques dans les LAM dont certaines sont déjà en cours de développement clinique.

  • Titre traduit

    Pas de titre traduit


  • Résumé

    Acute myeloid leukemia (AML) are hematological malignancies with adverse prognosis in which therapies only gives 40% survival within 5 years in adults. Hence, it is important to increase our knowledge regarding oncogenesis to further develop new therapeutic approaches. Despite their clinical and biological heterogeneity, AML have in common the constitutive activation of mTORC1 signaling which is detected in most AML samples. MTORC1 controls cell survival, growth and proliferation, in particular through control of mRNA translation and protein synthesis. During this work, we show, in AML, that mTORC1 is deregulated which explain the poor effects observed with rapamycin (a mTORC1 allosteric inhibitor) and is partially mediated by the serine/threonine kinase Pim-2 which controls the mTORC1 target 4E-BP1. Nevertheless, directly targeting translation, using a specific translation initiation inhibitor named 4EGI-1, have important anti leukemic effects. EIF4E is described as essential in translation initiation and we show its protein overexpression in most AML samples at diagnosis compared with normal hematopoietic CD34+ cells. Whereas eIF4E level expression has no prognostic impact, this result suggests an important potential for treatment targeting translation initiation in AML. In our purpose of inhibiting mTORC1, we were able to activate LKB1/AMPK signaling pathway with metformin, which induces anti leukemic effects in vitro and in vivo through in particular oncogenic protein translation inhibition. Metformin is not a good AML therapeutic candidate because of a narrow therapeutic index, new compound targeting LKB1/AMPK are in development. Finally, we studied the role of the serine/threonine kinase Pim-2 and show that it controls protein translation and FLT3-ITD+ AML cells survival. Furthermore, we show that Pim-2 overexpression is a new mechanism of Flt3 inhibitors resistance and represent a new promising therapeutic target in this AML subtype. Overall, mTORC1 and protein translation study in AML show multiple therapeutics perspective, some of them are already in clinical development.

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