Rôle de la signalisation TPO dans la réparation de l’ADN des cellules souches hématopoïétiques

Role of TPO signaling in DNA repair of hematopoietic stem cells

• Auteur / Autrice : Bérengère de Lacoste de Laval
• Direction : Françoise Porteu
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Hématologie et oncologie
• Date : Soutenance le 10/09/2013
• Etablissement(s) : Paris 5
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Biologie et biotechnologie (Paris ; 1997-2014)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut Cochin
• Jury : Président / Présidente : Jean Soulier
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Françoise Porteu, Jean Soulier, Miria Ricchetti, Frédéric Mazurier, Stefan Constantinescu, Paul-Henri Roméo
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Miria Ricchetti, Frédéric Mazurier

Mots clés

Mots clés contrôlés

ADN -- Réparation

Cellules souches hématopoïétiques

Thrombopoïétine

Mots clés libres

Thrombopoïétine

Cellule souche hématopoïétique

Réparation de l’ADN

Voies de signalisation

Thrombopoietin

Hematopoietic stem cell

DNA repair

Signaling pathways

Résumé

A l’origine de l’hématopoïèse se trouve les cellules souches hématopoïétiques (CSH). Elles constituent un pool de cellules rares présentes dans la moelle osseuse aux niveaux de zones particulières de l’os appelées niche. Les cellules de la niche produisent des cytokines, telles que la thrombopoïétine (TPO), qui régulent les CSH en contrôlant leur quiescence et leur auto-renouvellement. Peu de choses sont connues sur les mécanismes mis en place par la CSH et son environnement pour faire face aux dommages de l’ADN, notamment induits lors de radio- ou chimio-thérapies. Durant cette étude, nous avons mis en évidence un nouveau rôle de la TPO et de son récepteur Mpl dans la réparation de l’ADN des CSH en réponse à des stress génotoxiques. Les CSH déficientes ou haplo-insuffisantes pour Mpl, ou les CSH sauvages et cultivées en absence de TPO, présentent un défaut de réparation et une instabilité génomique. En réponse à l’irradiation, la TPO potentialise l’activation de la voie NF-kB qui permet l’induction du gène précoce Iex-1. La TPO est également l’activateur majeur de la voie ERK dans les CSH. IEX-1 et pERK forment un complexe tripartite avec DNA-PK, une protéine clé de la voie Non Homologous End Joining (NHEJ). La DNA-PK est fortement activée par la TPO, ce qui augmente la fidélité et l’efficacité de la voie NHEJ et permet d’améliorer l’intégrité génomique des CSH. Par ailleurs, nous montrons qu’une simple injection de TPO ou de son agoniste Romiplostim, avant irradiation ou injection de doxorubicine, limite la mutagénèse des CSH et leur perte de fonction associée. Cet effet est spécifique de la TPO, d’autres cytokines comme le SCF et le Flt3-L, n’ont aucun effet sur la réparation. Ces résultats montrent que la TPO contrôle directement les voies de signalisation aboutissant à la réparation de l’ADN des CSH. Ils ouvrent des perspectives nouvelles pour l’utilisation des agonistes de la TPO comme adjuvant protecteur avant radio- ou chimiothérapie pour minimiser les risques de développement de leucémies aigües myéloïdes secondaires. L’expression de Mpl étant haploinsuffisante pour la fonction de réparation de l’ADN, ces résultats suggèrent que Mpl pourrait être tumeur suppresseur en réponse aux traitements chimio-ou radio-thérapeutiques.

Hematopoietic stem cells (HSC) are at the beginning of hematopoeisis. They constitute a pool of rare cells in bone marrow in specifics zones of bones called niche. Niche’s cells produce cytokines, like thrombopoietin (TPO). These cytokines regulates HSC by controlling quiescence and self-renewal. Few are known about mechanism used by HSC and its environment to prevent DNA damage, and especially those induced by radio- or chemo-therapies. In this study, we discover a new role of TPO and its receptor Mpl in DNA repair of HSC in response to genotoxic stress. HSC without Mpl, or wild type HSC cultured without TPO, show an important defect of DNA repair and genomic instability. In response to irradiation, TPO increases activation of NF-KB pathway that increases induction of IEX-1 early gene. TPO is also the major activator of ERK pathway in HSC. IEX-1 and p-ERK can form a tripartite complex with DNA-PK, a key protein of Non homologous end joining pathway (NHEJ). DNA-PK is fully activated by TPO which increase fidelity and efficacy of NHEJ pathway leading to better genomic integrity of HSC. We also show in this study that a simple injection of TPO or Romiplostim before irradiation or Doxorubicin injection, decrease mutagenesis of HSC and their loss of function associated. This effect of TPO is specific of TPO because other cytokines like SCF or Flt3-L have no effect on the DNA repair. These results show that TPO can directly control signaling pathway leading to repair of HSC’s DNA and open new avenues for TPO agonist using. They can be used to protect HSC before radio- or chemo-therapies and to minimize development of secondary acute myeloid leukemia. Expression of Mpl being haplo-insufficient for DNA repair functions, this result suggests that Mpl could be a tumor suppressor in response to radio- or chemo-therapies treatments.