L'autophagie, cible thérapeutique potentielle dans les néoplasies myéloprolifératives JAK2V617F

Autophagy, a potential therapeutic target in Myeloproliferative Neoplasms JAK2V617F

• Auteur / Autrice : Charly Courdy
• Direction : Véronique de Mas, Carine Joffre
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Cancérologie
• Date : Soutenance le 05/12/2022
• Etablissement(s) : Toulouse 3
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Biologie Santé Biotechnologies (Toulouse)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Centre de Recherche en Cancérologie de Toulouse (2011-....)
• Jury : Président / Présidente : Estelle Espinos-Parrou
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Eric Lippert, Mojgan Djavaheri-Mergny, Caroline Marty

Mots clés

Mots clés contrôlés

Tyrosine kinases

Tumeurs

Autophagie

Mots clés libres

Néoplasies myéloprolifératives

Signalisation

Résistance

Tyrosine kinase

Autophagie

JAK2V617F

Myeloproliferative Neoplasms

Signaling

Resistance

Tyrosine kinase

Autophagy

AK2V617F

Résumé

Les Néoplasies Myéloprolifératives (NMP) représentent un groupe d'hémopathies malignes chroniques caractérisées par une expansion clonale excessive de cellules de la lignée myéloïde. L'expression fréquente de la tyrosine kinase mutée JAK2V617F dans ces pathologies a conduit au développement d'inhibiteurs de JAK1/JAK2 comme le ruxolitinib, utilisés aujourd'hui en clinique. Cependant, les bénéfices du ruxolitinib se sont avérés limités. Ainsi, une majorité de patients interrompent leur traitement en raison de réponses partielles ou non durables ou d'effets indésirables hématologiques principalement dus à un manque de spécificité du traitement vis-à-vis des cellules tumorales. Il est donc nécessaire de développer de nouvelles stratégies thérapeutiques afin d'améliorer la prise en charge des patients atteints de NMP. Au cours de ma thèse, j'ai émis l'hypothèse que l'autophagie, un processus catabolique impliqué dans la biologie des cellules cancéreuses, participait à la résistance au ruxolitinib dans ces pathologies. L'autophagie est un processus de dégradation et de recyclage de composés cellulaires. C'est un mécanisme finement régulé qui permet aux cellules de répondre et de s'adapter à de nombreux stress. Ces dernières années, plusieurs études ont établi un lien étroit entre autophagie et cancer. En effet, les cellules tumorales détournent l'autophagie à leur propre avantage pour proliférer et survivre dans des conditions environnementales extrêmes et même résister aux thérapies anti-cancéreuses. Dans les NMP qui expriment JAK2V617F, le rôle de l'autophagie n'a été que peu étudié. Mon projet de thèse vise donc à caractériser dans ces cancers la contribution de l'autophagie dans la mise en place des mécanismes de résistance au ruxolitinib. Les résultats que j'ai obtenus montrent tout d'abord que l'inhibition de JAK2V617F par le ruxolitinib entraîne une augmentation de l'autophagie dans des lignées cellulaires et des cellules primaires de patients JAK2 mutés. De plus, inhiber l'autophagie, en combinaison avec le ruxolitinib, augmente les effets cytotoxiques du traitement dans ces cellules et réduit les capacités clonogéniques de cellules de patients atteints de NMP JAK2V617F. Ceci indique que l'autophagie induite par le ruxolitinib est cytoprotectrice et participe à la résistance des cellules tumorales au traitement. De manière intéressante, l'autophagie n'est pas augmentée par le ruxolitinib dans les cellules JAK2 sauvages et son inhibition n'affecte pas la prolifération des cellules hématopoïétiques saines. Ces résultats suggèrent que l'induction d'autophagie cytoprotectrice observée sous traitement est un mécanisme de résistance propre aux cellules de NMP qui expriment JAK2V617F. D'un point de vue mécanistique, l'induction de l'autophagie par le ruxolitinib est dépendante de la protéine phosphatase PP2A. En effet, le ruxolitinib augmente l'activité de PP2A et inhiber cette phosphatase prévient l'induction d'autophagie conséquente à l'inhibition de JAK2. De plus, cibler PP2A, comme inhiber l'autophagie, sensibilise les cellules de NMP JAK2V617F au ruxolitinib sans impacter les cellules hématopoïétiques saines. Enfin, le rôle cytoprotecteur de l'autophagie a été validé in vivo dans un modèle de xénogreffe de cellules mutées pour JAK2 dans des souris NSG. Dans ce modèle, inhiber l'autophagie en combinaison avec le ruxolitinib réduit la prise de greffe et prolonge significativement la survie des souris en comparaison au ruxolitinib seul. En conclusion, cette étude démontre que l'autophagie ou son régulateur en amont, PP2A, représentent de nouvelles cibles thérapeutiques dans les NMP JAK2V617F. L'association du ruxolitinib avec des inhibiteurs de l'autophagie ou de PP2A permettrait d'améliorer l'efficacité du traitement, d'augmenter sa spécificité vis-à-vis du clone malin et améliorerait ainsi la prise en charge des patients atteints de NMP.

Myeloproliferative Neoplasms (MPN) are a group of chronic hematological malignancies characterized by excessive clonal expansion of myeloid lineage cells. The prevalent expression of the JAK2V617F mutated tyrosine kinase observed in these disorders led to the development of JAK1/JAK2 inhibitors such as ruxolitinib, now in clinical use. However, limited benefits of ruxolitinib were reported in clinics. Indeed, a majority of patients interrupt their treatment because of partial response or hematological side effects mainly due to a lack of specificity towards tumor cells. Therefore, there is a critical need for developing new therapeutic approaches to enhance MPN patient care. We thus hypothesized that autophagy, a catabolic process involved in cancer cell biology, could contribute to ruxolitinib resistance in these blood cancers. Autophagy is a dynamic process of degradation and recycling of cell compounds. It is tightly regulated and it allows cells to adapt in response to many stresses. Over the past years, extensive data have established a close relationship between autophagy and cancer. Indeed, tumor cells are able to hijack autophagy to their own benefits to proliferate and survive in stressful environment and even to resist cancer treatments. Until now, little attention has been paid to the role of autophagy in JAK2V617F MPN cells. My PhD project thus aims to characterize the involvement of autophagy in the resistance mechanisms to ruxolitinib in these cancer types. First, my results show that JAK2V617F inhibitor ruxolitinib leads to an early autophagy flux induction in JAK2V617F cell lines and primary MPN patient cells. Furthermore, inhibiting autophagy in combination with ruxolitinib reduced proliferation and increased death of JAK2V617F cells. Accordingly, proliferation and clonogenic potential of JAK2V617F-driven primary MPN patient cells, but not of normal hematopoietic cells, were markedly impaired by the association, ruxolitinib plus autophagy inhibitors, compared to ruxolitinib alone. These results therefore indicate that ruxolitinib-induced autophagy is cytoprotective, contributes to treatment resistance of tumor cells and represents a JAK2V617F MPN cell-specific resistance mechanism. Mechanistically, we demonstrate that ruxolitinib-induced autophagy relies on PP2A protein phosphatase activation. Indeed, ruxolitinib treatment enhances PP2A activity in JAK2V617F cells and inhibiting this phosphatase prevents the autophagy induction mediated by JAK2 inhibition. Accordingly, targeting PP2A mirrors the effects obtained with autophagy inhibitors as it sensitizes JAK2V617F cells to ruxolitinib without impacting healthy hematopoietic cells. Finally, we confirmed the autophagy cytoprotective role in vivo in a xenograft model of JAK2 mutated cells into NSG mice. In this model, the duplet therapy, i.e. autophagy inhibitor plus ruxolitinib, reduces tumor burden and significantly extends mice overall survival compared with ruxolitinib alone. To conclude, autophagy or its upstream regulator PP2A represent new therapeutic targets in JAK2V617F-positive MPNs. Combining ruxolitinib with autophagy or PP2A inhibitors could enhance treatment efficacy and specificity towards the malignant clone to improve MPN patient care.