Impact of GAPH overexpression on T cell development and function
Effet de la surexpression de la glycéraldéhyde 3-phosphate déshydrogénase (GAPDH) sur le développement et la fonction des lymphocytes T
Résumé
Fundamental metabolic changes are implemented by cancer cells to meet their high energy requirements, for which they show increased dependence on glycolysis (confirmed by Warburg effect). One central enzyme of glycolytic pathway is glyceraldehyde 3-phosphate dehydrogenase (GAPDH) that is shown to be overexpressed in many cancers and emerged, few years ago, as a key player in T cell development, function and malignancies. Here we investigated the role of GAPDH in T cell development by generating a mouse model overexpressing GAPDH in the T cell lineage. From 18 months on, clear phenotypic changes were observed in these mice including: 1) splenomegaly, 2) enlarged lymph nodes, 3) lymphocytes-infiltration in the liver and bone marrow. A detailed immuno-phenotype showed an increase of strongly proliferating and clonal follicular helper Bcl6+ CXCR5+ PD1high CD4+ T cells. Moreover, hyperplasic CD95+ GL7+ germinal center B cells associated with follicular dendritic cells were observed in the plck-GAPDH tumors. Additionally, tumors from plck-GAPDH mice secreted high levels of chemokines and inflammatory cytokines compared to normal WT mice. In search for a human equivalent, we discovered that the pathological and immune-phenotypic characteristics and gene expressing profiling of the plck-GAPDH mice matched in great details human angioimmunoblastic T-cell lymphoma (AITL), a rare disease with no treatment options up to date. Even a specific mutation in Rhoa typical for AITL was confirmed. Further analysis demonstrated that GAPDH-induced AITL disease depends mechanistically on activation of the non-canonical NF-kB pathway also activated in human AITL. Targeting of this pathway with novel NF-kB inducing kinase (NIK) inhibitor combined with anti-PD1 immunotherapy increased mice survival to 70%. This combined treatment let to efficient induction of the anti-cancer immune response. In conclusion, this new AITL mouse model, closely mimicking the human lymphoma, will help to unravel the possible origin of the disease, novel pathways implicated and will permit us to test novel therapeutic options including immunotherapies.
L’activation des lymphocytes T (LT) et l’acquisition des fonctions effectrices sont des phénomènes récemment décrits pour être régulés par le métabolisme cellulaire, introduisant ainsi la notion d’« immunométabolisme » dans de nombreuses études biologiques.Dix enzymes métaboliques participent à la conversion du glucose en énergie cellulaire (glycolyse). Parmi celles-ci, des études récentes ont fait émerger la glycéraldéhyde 3-phosphate déshydrogénase (GAPDH) comme un acteur principal de la survie et de la différenciation des LT. Dans ce rôle, la balance entre ses fonctions glycolytiques (associées à la catalyse du glycéraldéhyde-3-phosphate en le 1,3-bisphosphoglycérate) et non-glycolytiques (stabilité des ARNm des cytokines et activation des voies de signalisation) est un phénomène majeur contrôlant la sélection et l’activation des LT.Afin d’étudier les fonctions glycolytiques et non-glycolytiques de la GAPDH dans le développement lymphocytaire, nous avons généré un modèle de souris transgéniques surexprimant la GAPDH exclusivement dans les LT (plck-GAPDH). Une première caractérisation de ces souris montre que la surexpression de la GAPDH n’a pas d’effet sur les stades précoces de développement des LT. De façon intéressante, nous avons observé dans les souris âgées (>18 mois) des changements phénotypiques évidents, notamment : une splénomégalie, des ganglions lymphatiques hypertrophiés et une infiltration lymphocytaire majeure au niveau du foie et de la moelle osseuse. Un immunophénotypage détaillé de ces tissus a montré une augmentation de la proportion des LT folliculaires helpers (Tfh) CD4+ Bcl-6+CXCR5+ PD-1high. De plus, ces cellules, fortement prolifératives et clonales, interagissent avec les lymphocytes B CD95+ GL7+ du centre germinatif, eux-mêmes associés à des cellules dendritiques folliculaires, formant ainsi un microenvironnement tumoral dans notre modèle plck-GAPDH. À la recherche d'un équivalent humain à notre modèle, nous avons découvert que les caractéristiques pathologiques, l’immunophénotypage et le profil génétique des souris plck-GAPDH correspondaient étroitement au lymphome T angio-immunoblastique humain (AITL). Il s’agit d’une hémopathie maligne rare pour laquelle aucune stratégie thérapeutique n’a été clairement décrite. Nous avons également mis en évidence dans les souris plck-GAPDH une activation de la voie NF-kB non canonique, également activée chez les patients AITL. Le ciblage de cette voie par un nouvel inhibiteur associé à une immunothérapie anti-PD1 a augmenté la survie des souris. Ce traitement permet une induction efficace de la réponse immunitaire anticancéreuse et représente une nouvelle perspective thérapeutique pour les patients atteints d’AITL.En conclusion, ce nouveau modèle de souris AITL capable de mimer étroitement les caractéristiques du lymphome humain, permettra d’élucider l'origine possible de la maladie, d’identifier d’autres voies de signalisation impliquées et de tester de nouvelles lignes thérapeutiques.
Origine : Version validée par le jury (STAR)