Inflammation et hématopoïèse – Rôles de la Calprotectine et de la protéine IGFBP2 (Insulin like Growth Factor Binding Protein 2)

Inflammation and hematopoiesis - Roles of Calprotectin and the protein IGFBP2 (Insulin like Growth Factor Binding Protein 2)

• Auteur / Autrice : Valentine Marchand
• Direction : Éric Solary
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences du Cancer
• Date : Soutenance le 13/12/2024
• Etablissement(s) : université Paris-Saclay
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Cancérologie : biologie-médecine-santé (Villejuif, Val-de-Marne ; 2015-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Cellules souches hématopoïétiques et développement des hémopathies myéloïdes (Villejuif, Val-de-Marne ; 2020-....) - Cellules souches hématopoïétiques et développement des hémopathies myéloïdes
• Partenaire(s) de recherche : Référent : Université Paris-Saclay. Faculté de médecine (Le Kremlin-Bicêtre, Val-de-Marne ; 2020-....)
• Partenaire(s) de recherche : graduate school : Université Paris-Saclay. Graduate School Life Sciences and Health (2020-….)
• Jury : Président / Présidente : Olivier Lambotte
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Elodie Segura, Laurent Yvan-Charvet, Camille Bigenwald
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Elodie Segura, Laurent Yvan-Charvet

Mots clés

Mots clés contrôlés

Niche de cellules souches

Protéine-2 de liaison aux IGF

Leucémie

Calprotectine

Hématopoïèse

Inflammation

Mots clés libres

Inflammation

Hématopoïèse

Calprotectine

Igfbp2

Leucémie

Microenvironnement

Inflammation

Hematopoiesis

Calprotectin

Igfbp2

Leukemia

Microenvironment

Résumé

La réponse inflammatoire à une agression tissulaire infectieuse ou stérile met en jeu des cellules myéloïdes et des médiateurs solubles. Notre travail interroge les effets de deux médiateurs solubles de l’inflammation sur l’hématopoïèse. Le premier médiateur étudié est la calprotectine, un hétérodimère associant les alarmines S100A8 et S100A9 qui est une des protéines circulantes les plus abondantes lors d’une réponse inflammatoire sévère. Sa contribution au dérèglement de l’hématopoïèse normale et à son amplification dans le contexte d’une hémopathie maligne restait méconnue. Nous avons étudié les effets de la calprotectine sur la différenciation des cellules souches et progénitrices hématopoïétiques CD34+ humaines normales et pathologiques (myélofibrose JAK2-V617F) en culture liquide. Nous avons comparé ses effets à ceux de l’interleukine 6 (IL6) qui est le prototype des cytokines pro-inflammatoires et étudié les interactions entre ces deux médiateurs. L’IL6 induit l’expression des gènes S100A8 et S100A9 dans les progéniteurs hématopoïétiques et la génération de monocytes sécrétants la calprotectine. Cette dernière inhibe la maturation des progéniteurs érythrocytaires et mégacaryocytaires (MEP) induite par l’érythropoïétine ou par JAK2-V617F en l’absence d’érythropoïétine. Dans le contexte JAK2-V617F, la calprotectine amplifie l’expression des gènes S100A8 et S100A9 dans les monocytes, générant une boucle toxique qui devrait contribuer à la sévérité de la réponse inflammatoire dans ce contexte. Une signature des effets de la calprotectine corrélée à la monocytose est détectable dans les MEP de la moelle de patients atteints d’une infection sévère ou d’hémopathie myéloïde. Ces résultats suggèrent que la calprotectine est un des médiateurs de l’anémie inflammatoire et que ses effets hématopoïétiques sont amplifiés dans le contexte d’une hémopathie maligne JAK2-V617F. Le second médiateur étudié est la protéine IGFBP2 (Insulin like Growth Factor Binding Protein 2). L’évolution des concepts en cancérologie, en particulier la découverte de clones de cellules porteuses de mutations oncogéniques dans les tissus sains, donne une place croissante à la réponse inflammatoire locale ou systémique dans l’émergence et la progression d’une affection maligne. L’analyse des cellules stromales mésenchymateuses médullaires de patients atteints de leucémie myélomonocytaire chronique (LMMC), une hémopathie myéloïde sévère, a révélé la dérégulation d’un certain nombre de gènes parmi lesquels IGFBP2. L’augmentation de l’expression de ce gène par les cellules malignes ou leur environnement a un impact pronostique négatif dans de nombreux cancers. Cette protéine module la biodisponibilité des facteurs de croissance IGF (Insulin-like Growth Factor). Elle exerce aussi des fonctions indépendantes des IGF. Nous avons associé l’excès d’IGFBP2 dans le plasma des patients atteints de LMMC à un pronostic péjoratif. Nous avons montré en culture liquide que cette protéine a un effet limité sur les cellules CD34+, mais favorise la génération de monocytes de phénotype TREM2 (triggering receptor expressed on myeloid cells – 2) susceptibles de générer des macrophages intra-tumoraux immuno-suppresseurs. L’analyse de souris génétiquement modifiées que nous avons générées au cours de la thèse permettra d’explorer l’impact de la forme soluble d’IGFBP2 sur l’hématopoïèse normale et pathologique in vivo. Nos travaux suggèrent que de fortes concentrations de calprotectine contribuent à l’induction d’une anémie au cours d’une réaction inflammatoire systémique sévère, tandis que la production excessive d’IGFBP2 par les cellules de la niche médullaire, possible conséquence d’une sénescence cellulaire accrue, pourrait contribuer à la sévérité de la LMMC par la génération de précurseurs de macrophages immunosuppresseurs exprimant TREM2.

Inflammation generated by a sterile or infectious insult in a given tissue involves myeloid cells and soluble mediators. Our work interrogates the effects of two soluble mediators of inflammation on hematopoiesis. The first studied mediator is calprotectin, a heterodimeric protein associating S100A8 and S100A9 alarmins that is one of the most abundant circulating proteins in severe inflammatory reaction. The role of calprotectin in the deregulation of healthy hematopoiesis and its amplification in the context of a hematological malignancy remained unexplored. We studied the effects of calprotectin on the differentiation of healthy and pathological (JAK2- V617F myelofibrosis) human CD34+ hematopoietic stem and progenitor cells in liquid culture. We compared its effects to those of interleukin 6 (IL6), the prototype of pro-inflammatory cytokines, and studied the interactions between these two mediators. IL6 induces the expression of S100A8 and S100A9 genes in hematopoietic progenitors and the generation of calprotectin-secreting monocytes. Calprotectin inhibits the maturation of megakaryocyte-erythroid progenitors (MEPs) induced by erythropoietin or by JAK2-V617F in the absence of erythropoietin. In the JAK2-V617F context, calprotectin amplifies the expression of S100A8 and S100A9 genes in monocytes, generating a toxic loop that should contribute to the severity of the inflammatory response in this context. A signature of calprotectin effects correlated with monocytosis is detectable in the bone marrow MEPs of patients with severe infection or myeloid malignancy. These results suggest that calprotectin is one of the mediators of anemia of inflammation and that its hematopoietic effects are amplified in the context of a JAK2-V617F hematological malignancy. The second studied mediator is the protein IGFBP2 (Insulin like Growth Factor Binding protein 2). Evolving concepts in oncology, in particular the discovery of clones of cells carrying oncogenic mutations in healthy tissues, gives increasing importance to the local or systemic inflammatory response in the emergence and progression of a malignant disease. The analysis of medullary mesenchymal stromal cells from patients with chronic myelomonocytic leukemia (CMML), a severe myeloid malignancy, revealed the deregulation of a certain number of genes including IGFBP2. The increased expression of this gene by malignant cells or their environment has a negative prognostic impact in many cancers. This protein modulates the bioavailability of IGF (Insulin-like Growth Factor) growth factors. It also exerts functions independent of IGFs. We associated excess IGFBP2 in the plasma of CMML patients with a poor prognosis. We have shown in liquid culture that this protein has limited effect on CD34+ cells but promotes the generation of monocytes with TREM2 (triggering receptor expressed on myeloid cells – 2) phenotype capable of generating immunosuppressive intratumoral macrophages. The analysis of genetically modified mice that we generated during the thesis will allow us to explore the impact of the soluble form of IGFBP2 on healthy and pathological hematopoiesis in vivo. Our work suggests that high concentrations of calprotectin contribute to the induction of anemia during a severe systemic inflammatory reaction while overproduction of IGFBP2 by bone marrow niche cells, a possible consequence of increased cellular senescence, could contribute to the severity of CMML by generating immunosuppressive macrophage precursors expressing TREM2.