"BH3-only" Noxa, cible spécifique de l'induction d'apoptose pour la thérapie des leucémies lymphoïdes chronique

The protein "bh3-only" noxa, specific target of the apoptosis induction for the therapy of the chronic lymphocytic leukemia

• Auteur / Autrice : Murhaf Zaher
• Direction : Massoud Mirshahi, Christian Billard
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Cancérologie
• Date : Soutenance le 02/09/2011
• Etablissement(s) : Paris 11
• Ecole(s) doctorale(s) : Ecole doctorale Cancérologie : Biologie, Médecine, Santé (2000-2015 ; Le Kremlin-Bicêtre, Val-de-Marne)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Centre de recherche des Cordeliers (Paris ; 2007-....)
• Jury : Président / Présidente : Claude Boucheix
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Christian Billard, Claude Boucheix, Mohammad Mossalayi, Angelita Rebollo, Martine Raphaël, Claudine Versaux-Botteri
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Mohammad Mossalayi, Angelita Rebollo

Mots clés

Mots clés contrôlés

Noxa

Régulation positive

Facteur inducteur d'apoptose

Leucémie lymphoïde chronique

Mots clés libres

Hyperforine

CLL

Induction d’apoptose

Stimulation de Noxa

Complexe Mcl-1/Bak

Hyperforine

CLL

Apoptosis induction

Noxa upregulation

Mcl-1/Bak complex

Résumé

La Leucémie Lymphoïde Chronique (LLC) est caractérisée par l’accumulation dans le sang de lymphocytes B/CD5+ qui sont déficients pour leur programme de mort apoptotique. Malgré les progrès thérapeutiques récents, la LLC est une maladie toujours incurable. La stratégie de rétablissement des processus apoptotiques semble pertinente pour améliorer les traitements des patients, et cette stratégie nécessite l’identification de cibles spécifiques. Dans ce but, nous avons développé une recherche du mécanisme d’action de l’hyperforine, un phloroglucinol purifié à partir de la plante Millepertuis, qui est un inducteur d’apoptose des cellules de LLC ex vivo par la voie mitochondriale dépendante des caspases. Les résultats montrent que le traitement des cellules primaires de LLC régule positivement Noxa, une protéine de la famille Bcl-2 du type « BH3-only » qui est un ligand antagoniste spécifique de Mcl-1, la protéine de survie majeure pour le défaut d’apoptose dans les LLC. Nous montrons que Noxa interagit effectivement avec Mcl-1, ce qui entraine la dissociation du complexe que Mcl-1 forme avec Bak, et l’activation de cette protéine responsable de la libération par la mitochondrie des facteurs d’activation des caspases. La régulation positive de Noxa ne résulte apparemment pas d’une activation transcriptionnelle mais plutôt d’une régulation au niveau protéique comme le suggère la capacité de l’hyperforine à inhiber l’activité protéolytique du protéasome dans les cellules de LLC. Par ailleurs, l’apoptose induite par l’hyperforine est réduite en partie par l’extinction de Noxa avec des ARN interférents. Nos résultats indiquent donc que la régulation positive de Noxa est un des mécanismes qui permet à l’hyperforine de déclencher l’apoptose des cellules de LLC. Ce mécanisme semble être commun à d’autres composés d’origine végétale, comme nous l’avons observé avec l’extrait M2Yn dans la seconde partie de notre travail qui a permis de mettre en évidence que cet extrait de plantes d’Asie centrale est capable lui aussi d’induire l’apoptose des cellules de LLC par la voie mitochondriale dépendante des caspases. Enfin, nous avons contribué à la mise en évidence des propriétés pro-apoptotiques de l’hyperforine dans un autre modèle de leucémie, la leucémie myéloïde aiguë, grâce en partie à la régulation positive de Noxa ainsi qu’à l’inhibition de l’activité kinasique de Akt-1.En conclusion, nos travaux de thèse décrivent des nouvelles étapes dans le mécanisme d’action de l’hyperforine et permettent d’établir que la protéine « BH3-only » Noxa est une cible majeure pour la stratégie thérapeutique du rétablissement d’apoptose dans les LLC, ce qui devrait susciter le développement de nouveaux agents capables d’imiter spécifiquement l’action de Noxa.

Chronic lymphocytic leukemia (CLL) is characterized by blood accumulation of CD5+/B lymphocytes which are deficient in their apoptotic program. Despite recent therapeutic advances, CLL remains an incurable disease. Treatment strategy based on the re-establishment of apoptotic processes has retained much attention, and such a strategy requires the identification of specific targets. To this aim, we have investigated the mechanism of action of hyperforin, a phloroglucinol purified from St John’s wort, capable of inducing apoptosis of CLL cells ex vivo via the caspase-dependent mitochondrial pathway. Our results show that treatment of CLL patients’ cells upregulates the BH3-only protein Noxa that is a specific antagonist ligand of Mcl-1, the crucial prosurvival protein for apoptosis deficiency in CLL. We find that hyperforin provokes both the interaction of Noxa with Mcl-1 and the dissociation of Mcl-1/Bak complex, leading to Bak activation responsible for the release of apoptogenic factors from mitochondria. Noxa upregulation does not seem to result from transcription activation but rather from a regulation at the protein level, as suggested by the ability of hyperforin to inhibit proteasome activity in CLL cells. Using siRNA, Noxa silencing partially reduces hyperforin-induced apoptosis. Our data indicate that Noxa upregulation is one of the mechanisms through which hyperforin triggers CLL cell apoptosis. This mechanism appears to be shared with other plant-derived compounds, as observed with M2Yn, an extract from central Asia plants, that we show here to be an inducer of apoptosis in CLL cells by activating the caspase-dependent mitochondrial pathway. Finally, we have participated in highlighting the proapoptotic properties of hyperforin in another leukemia model, acute myeloid leukemia, via in part Noxa upregulation and Akt1 kinase activity inhibition.In conclusion, our data describe new steps in the mechanism of action of hyperforin and favor that the BH3-only protein Noxa is a major target for the therapeutic strategy based on apoptosis induction in CLL. Thus, this thesis should prompt the development of new BH3 mimetics specific for Noxa.