Mécanisme d'action de l'interféron alpha sur les clones JAK2V617F, CalR et MPL mutés dans les néoplasmes myéloprolifératifs

par Matthieu Mosca

Projet de thèse en Aspects moléculaires et cellulaires de la biologie

Sous la direction de Isabelle Plo-azevedo et de Jean-Luc Villeval.

Thèses en préparation à Paris Saclay , dans le cadre de Cancérologie : biologie - médecine - santé , en partenariat avec Hématopoïèse normale et pathologique (laboratoire) , Différenciation normale et pathologique des cellules souches hématopoïètiques (equipe de recherche) et de Université Paris-Sud (établissement de préparation de la thèse) depuis le 03-11-2014 .


  • Résumé

    Les néoplasmes myéloprolifératifs non BCR/ABL (NMP) incluent les Polyglobulies de Vaquez, les Thrombocytémies Essentielles et les Myélofibroses Primaires (MFP). Ils présentent pratiquement tous des mutations identifiées activant de manière constitutive la voie JAK/STAT au niveau cellules souches hématopoïétiques (CSH). Les deux mutations les plus fréquentes sont JAK2V617F et celles de la Calréticuline récemment caractérisées. Des mutations plus rares activant la voie JAK2 sont également retrouvées dans les NMPs et ces différentes mutations de signalisation sont mutuellement exclusives. Des mutations sur d'autres voies non spécifiques des NMP sont trouvées, en particulier dans la MFP, et changent le phénotype ou accélèrent la progression des NMP en leucémie aigüe. Parmi les médicaments en développement, seul l'interféron alpha (IFNα) cible le clone JAK2V617F et peut conduire à une rémission moléculaire complète (RMC). Cependant les échecs sont nombreux et les RMC de l'ordre de 20%. Nous avons montré (1) que dans un modèle de souris l'IFNα cible les cellules souches JAK2V617F initiatrices de la maladie et (2) que chez l'homme son efficacité est corrélée au nombre de copies JAK2V617F montrant un lien entre les signalisations de l'IFNα et JAK2V617F. L'objectif général de ce projet est de comprendre comment l'IFNα cible spécifiquement les cellules souches JAK2V617F. Quatre objectifs spécifiques seront fixés : Le premier objectif sera de vérifier l'activité de l'IFNα au niveau des CSH humaines de patients atteints de NMP. Le second sera d'étudier le rôle de la voie JAK2 sur l'effet de l'IFNα. Pour cela nous évaluerons les effets de la combinaison entre l'IFNα et les inhibiteurs de JAK2. Cela nous permettra de déterminer comment l'IFNα cible les CSH JAK2V617F selon deux hypothèses mutuellement non exclusives : 1- L'addiction des CSH NMP à JAK2V617F est diminuée par la signalisation IFNα : JAK2 joue un rôle essentiel au niveau CSH et les CSH de NMP pourraient dépendre de JAK2V617F, un phénomène appelé addiction oncogénique. L'IFNα utilise la signalisation JAK/STAT qui s'autorégule négativement (désensibilisation) par l'induction des protéines SOCS et d'autres protéines codées des gènes stimulés par l'IFNα (ISG). Ces régulateurs négatifs pourraient également agir sur la voie JAK/STAT activée par JAK2V617F. 2- La synergie entre JAK2V617F et IFNα conduit à l'épuisement des CSH de NMP : Cette hypothèse est basée sur le fait que l'IFNα sort de quiescence les CSH normales, mais ne les épuise pas car elles retournent rapidement en quiescence. JAK2V617F à travers le récepteur à la thrombopoïetine MPL pourrait mimer l'effet de l'IFNα et exacerber cette signalisation conduisant les CSH JAK2V617F 1) à leur sortie de quiescence, 2) au blocage de leur réentrée en quiescence, 3) à leur apoptose ou 4) à leur sénescence par sur-signalisation. Le troisième objectif sera d'étudier l'expression génique et la signalisation induite par l'IFNα dans les cellules JAK2V617F. Enfin, l'objectif 4 évaluera le cycle cellulaire, l'apoptose et la sénescence induite par l'IFNα dans les cellules JAK2V617F. Ces deux derniers objectifs permettront de discriminer et de renforcer les hypothèses 1 et/ou 2. Pour tester ces mécanismes nous utiliserons des modèles murins conditionnels de la lignée hématopoïétiques knock-in JAK2V617F mais aussi des cellules primaires de patients ou et des lignées cellulaires. Notre projet contribuera à la compréhension du mécanisme utilisé par l'IFNα pour éradiquer les cellules JAK2V617F, à prédire la réponse des patients et à améliorer cette thérapie en combinant l'IFNα avec d'autres approches, soit des inhibiteurs JAK2, soit au contraire des thérapies favorisant l'activité de JAK2V617F comme des cytokines y compris les mimétiques de la TPO. Ces résultats pourront être étendus à d'autres cancers, y compris dans la LMC, pour améliorer la réponse à l'IFNα.

  • Titre traduit

    Mecanism of action of IFN alpha in JAK2V617F, CalR and MPL mutated clones in myeloproliferative neoplasms


  • Résumé

    Classical BCR-ABL-negative myeloproliferative neoplasms (MPN) include Polycythemia Vera (PV), Essential Thrombocytemia (ET) and Primary Myelofibrosis (PMF). They are acquired clonal disorders of hematopoietic stem cells (HSC) leading to the hyperplasia of one or several myeloid lineages. They are due to three main recurrent mutations affecting the JAK/STAT signaling pathway: JAK2V617F and mutations in calreticulin (CALR) and thrombopoietin receptor (MPL). Interferon alpha (IFNα) is the only curative treatment that induces not only an hematological response in 80% of ET and PV but also a molecular response both on JAK2V617F or CALR mutated clones. Moreover, IFNα can lead to a complete molecular response (CMR). Our broad aim is to understand the mechanism of action of IFNα. Previously, our group has shown that IFNα targets specifically JAK2V617F HSC in JAK2V617F knock-in mouse model. In this study, we have performed a prospective study with cohort of 40 patients treated by IFNα for 2-3 years. At 4 months interval, the clonal architecture of JAK2V617F or CALRm clones for each patient was evaluated at the level of hematopoietic stem cells, progenitors and mature cells. We have observed that IFNα targets more rapidly the HSC than the mature blood cells in JAK2V617F patients. Moreover, homozygous JAK2V617F clone responded more rapidly than heterozygous clone in all hematopoietic cells showing that the intensity of JAK2V617F signaling is correlated with the efficacy of IFNα. For CALR and MPL mutated patients, the clonal dominance was stronger in immature progenitors than for JAK2V617F patients and IFNα induces a less rapid decrease of the allele burden than in JAK2V617F patients. Using Ba/F3-MPL cellular models, we observed that both JAK2V617F and IFNα activated phosphorylation of STAT1 and that their actions were additive. We also found that at low doses of IFNα, target genes were more expressed in JAK2V617F than in JAK2WT cells suggesting an IFNα priming effect by JAK2V617F. Altogether, we found that IFNα targets differentially the human hematopoietic cells with a stronger effect in HSC than on mature cells. Moreover, the molecular response was dependent not only of JAK2V617F status but also on the other mutations (CALR and MPL). Preliminary results in cell lines suggest a cooperative effect between JAK2V617F and IFNα signaling. In the future, the data will be modeled by an algorithm depending on the clonal architecture and associated mutations to predict patients' response. Deciphering the mechanism of action of IFN will allow to therapy improvement, probably by modulating JAK2 activity.