Rôle des voies de réparation des dommages de l'ADN dans l'instabilité génomique observée au cours du myélome multiple

Role of DNA damage repair processes in multiple myeloma genomic instability

• Auteur / Autrice : Raphaël Szalat
• Direction : Bertrand Arnulf
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Aspects moléculaires et cellulaires de la biologie. Hématologie et oncologie
• Date : Soutenance le 14/05/2019
• Etablissement(s) : Sorbonne Paris Cité
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Hématologie, oncogenèse et biothérapies (Paris ; 2014-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Différenciation et Progression Tumorale des Lymphocytes (Paris)
• Partenaire(s) de recherche : établissement de préparation : Université Paris Diderot - Paris 7 (1970-2019)
• Jury : Président / Présidente : Xavier Pierre Leleu
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Bertrand Arnulf, Xavier Pierre Leleu, Mary Callanan, Florence Nguyen Khac, Jill Corre, Nikhil C. Munshi
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Mary Callanan, Florence Nguyen Khac

Mots clés

Mots clés contrôlés

Instabilité du génome

Nucléotides

Fusion de gènes

ADN -- Réparation

Mutation (biologie)

Myélome multiple

Mots clés libres

Réparation par excision de nucléotides

Nucleotide excision repair

Résumé

Le myélome multiple (MM) est une hémopathie maligne caractérisée par la prolifération clonale de plasmocytes. Le MM est cliniquement et moléculairement hétérogène et comprend différents sous-groupes avec des pronostics différents. Divers événements génomiques, notamment des translocations récurrentes impliquant le gène des immunoglobulines (Ig) avec différents partenaires, des anomalies chromosomiques et de nombreuses mutations contribuent à l'hétérogénéité de la maladie. Si les translocations impliquant le Ig gene sont supposées survenir durant la maturation des lymphocytes B, les mécanismes conduisant au large spectre des lésions de l'ADN observées au cours du MM restent largement méconnus. Les processus de réparation des dommages de l’ADN sont largement impliqués dans l’instabilité génomique et la résistance aux chimiothérapies endommageant l’ADN comme les agents alkylants. Ces derniers, demeurent l’un des traitements de référence du MM malgré l’arrivée de nouveaux traitements efficaces qui ont amélioré de façon significative la survie globale des patients, à l’exception des patients à haut risque qui ont encore une survie courte avec une médiane de survie inférieure à 3 ans. Dans ce travail, nous avons étudié les mécanismes impliqués dans l’hétérogénéité génomique observée au cours du MM. En particulier, nous avons utilisé des méthodes de séquençage de nouvelle génération pour caractériser les processus mutationnels et l’existence de gènes de fusion dans une grande cohorte de patients. De plus, nous avons concentré notre analyse génomique sur le sous-groupe de myélome avec translocation t(4; 14) en étudiant un groupe de 58 patients avec cette translocation. Nous avons ainsi identifié de nouvelles mutations «driver» de ce sous-groupe de MM associé à un mauvais pronostic, affectant ATM, ATR, FGFR3 et PRKD2. Enfin, nous avons combiné les données de séquençage de nouvelle génération et un nouveau test fonctionnel pour évaluer le rôle de la réparation des lésions de l’ADN parexcision de nucléotides (NER) dans la résistance aux agents alkylants et avons pu cibler thérapeutiquement ce mécanisme à l’aide de petites molécules. Au total, nos données révèlent un rôle majeur des processus de réparation des dommages de l'ADN dans lagénération de mutations exprimées et dans la résistance aux agents alkylants. Par ailleurs, nous avons identifié de nouveaux marqueurs d'instabilité génomique spécifiques aux MM avec t(4; 14) et de nouveaux gène de fusion impliqués dans la progression de la maladie. Nos résultats suggèrent qu'une stratégie thérapeutique ciblant le NER et en particulier l’hélicase XPB peut être efficace pour traiter le MM et sensibiliser les cellules aux agents alkylants. Nos résultats ont identifié le rôle et l’impact de certains mécanismes de réparation des dommages de l’ADN dans la biologie du MM ainsi que de nouvelles cibles thérapeutiques.

Multiple myeloma (MM) is a malignant hemopathy characterized by clonal proliferation of plasma cells. MM is clinically and molecularly hetereogenous and featured by different subgroups of MM with different prognosis. Various recurrent genomic events including reccurent translocations involving the immunoglobulin (Ig) gene, chromosomal abnormalities and various mutations contribute to MM heterogeneity. While the recurrent translocations the Ig gene gene are considered to occur during the Ig gene rearrangement, the maturation affinity or the isotype switch that are part of the B cell maturation process, the mechanisms leading to the observed wide spectrum of DNA lesions in MM remain largely unknown. DNA damage and repair pathways play an important role in DNA damage response, genome instability and resistance to DNA damage chemotherapies such as alylating agents that remain the gold standard of therapy despite the advent of new and effective treatments that have markedly improved patient’ survival with the exception of high-risk patients that still have short overall survival with a median inferior to 3 years. In this work, we have investigated the mechanisms involved in the complex genomic heterogeneity observed in MM. In particular we used next generation sequencing methods to characterize the mutational processes and the fusion genes landscape in a large cohort of MM patients. In addition, we have focused our genomic analysis on the myeloma subgroup harboring t(4; 14) translocation by studying a group of 58 t(4;14) MM. We identified new potential driver of this poor prognosis MM subgroup including mutations in ATM/ATR, FGFR3 and PRKD2. Finally, we combined next generation sequencing data and a novel functionnal assay to assess the role of nucleotide excision repair (NER) in resistance to alkylating agents. Altogether our data reveal a major role of DNA damage repair processes in the generation of expressed mis-sense mutations, and in resistance to alkylating agents, new markers of genomic instability specific to t(4; 14)MM and new fusion gene. Finally, our results suggest that a therapeutic strategy targeting the NER, and especially the helicase XPB, is potentially efficient to treat MM, and to sensitize cells to alkylating agents. Altogether, our data highlighted the impact of distinct DNA damage and repair mechanisms in MM biology and identified new potential therapeutic targets.