Altération du ripoptosome dans la leucémie aiguë myéloïde

Alteraction of ripoptosome in acute myeloid leukemia

• Auteur / Autrice : Anne-Lucie Nugues
• Direction : Bruno Quesnel
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie cellulaire
• Date : Soutenance le 28/11/2013
• Etablissement(s) : Lille 2
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Biologie-Santé (Lille)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Récepteurs à domaine de mort

Receptor-Interacting Protein Serine-Threonine Kinases

Caspases

Facteur de transcription NF-kappa B

Leucémie aigüe myéloïde

Dissertations universitaires

Apoptose

Caspases

Facteur de transcription NF-κB

Leucémie aigüe myéloïde

Apoptose

Mots clés libres

Nécroptose

Apoptose

Leucémie aiguë myéloïde

Facteur de transcription NF-Kappa B

Récepteurs à domaine de mort

Caspases

Résumé

Les protéines receptor-interacting protein kinase 1 (RIP1) et RIP3 ont été identifiées comme intervenant dans la régulation de la mort cellulaire apoptotique ou nécroptotique mais également dans la survie cellulaire. Ces deux protéines possèdent un domaine sérine/thréonine kinase, un domaine d’interaction spécifique RHIM (RIP homotypic interacting motif) et diffèrent dans leur domaine C-terminal car seule RIP1 possède un domaine de mort. Ces protéines font partie d’un ensemble de protéines régulatrices nommé ripoptosome. Des études ont montré une altération du ripoptosome dans les leucémies lymphoïdes chroniques (LLC) et les leucémies aigües lymphoïdes (LAL). Nous nous sommes intéressés aux leucémies aigües myéloïdes (LAM). L’analyse de l’expression des protéines RIP1 et RIP3 a été réalisée dans des blastes triées CD34+ de patients atteints de LAM ou dans des cellules CD34+ de donneurs sains en Q-RT-PCR. Les premières analyses montrent que RIP3 est significativement sous-exprimée chez les patients atteints de LAM en comparaison avec les cellules CD34+ issues de donneurs sains. Aucune différence n’a été mise en évidence pour l’expression de RIP1 dans les deux types de cellules CD34+. Afin de comprendre l’implication de l'extinction de RIP3 dans les LAM, nous avons étudié sa réexpression dans une lignée cellulaire leucémique murine (DA1-3b) où RIP3 n’est pas exprimée par métylation de son promoteur, au moyen d'un système d’expression conditionnelle (LacSwith II, IPTG). Après 10h d’induction de l’expression, on constate que la protéine RIP3 sauvage (RIP3-WT) induit une apoptose dans les cellules DA1-3b. Afin de déterminer l’implication des domaines de RIP3, nous avons utilisé une protéine mutante kinase Dead (RIP3-KD, activité kinase abolie) et une protéine mutante dans la séquence d’interaction spécifique avec RIP1 (RIP3-RHIM). L’analyse de la mortalité cellulaire en cytométrie en flux et en microscopie électronique montre que les protéines RIP3-WT et -KD induisent toutes les deux la mort apoptotique des cellules DA1-3b respectivement de 15% et de 50% après 10h d’expression. On constate donc que la protéine RIP3-KD induit une mort plus importante et plus précoce que la protéine sauvage. La protéine RIP3 mutée dans son domaine RHIM ne peut plus induire de mort cellulaire. Il semble donc que le domaine kinase de RIP3 jouerait un rôle régulateur dans la mort cellulaire induite par RIP3. L’utilisation du modèle de leucémie murine DA1-3b a permis de réaliser un étude in vivo de l’expression conditionnelle de RIP3-WT et -KD. Seule l'expression de RIP3-KD est capable de prolonger significativement la survie des souris.De plus, il a été démontré que RIP3 pouvait également induire la nécroptose dans les cellules lorsque l’apoptose ne peut aboutir, notament lorsque les caspases sont inhibées à l’aide d’un inhibiteur de pan-caspases le Z-VAD-FMK. Le traitement des cellules exprimant RIP3-WT par 50µM de Z-VAD-FMK induit une plus forte mortalité (45%) des cellules tandis que dans les cellules exprimant RIP3-KD, l’inhibiteur des caspases inhibe complètement le processus apoptotique et permet la survie des cellules (10%). Une étude en microscopie électronique a permis de déterminer que la présence de Z-VAD-FMK induit un switch de l’apoptose vers la nécroptose. Il semble donc que le domaine de kinase possède un rôle important dans la signalisation de la nécroptose car la protéine RIP3-KD n’est plus capable d’initier le switch entre l’apoptose et la nécroptose. Quelques données préliminaires semblent indiquer que les calpaïnes ainsi que la caspase 12 pourraient également être impliquées dans la balance apoptose/nécroptose. [...]

The receptor-interacting protein kinase 1 (RIP1) and 3 (RIP3) are key signaling molecules in the regulation of apoptotic cell death or in the execution of a specific instance of regulated necrosis, named necroptosis, as well as in cell survival processes. These proteins have in common a serine/threonine kinase domain and a specific interacting motif RHIM (RIP homotypic interacting motif), while they differ in their C-terminal domain, as only RIP1 is characterized by a death domain. They belong to a family of regulatory proteins forming a cell death-inducing platform, referred to as Ripoptosome. Previous studies showed that the ripoptosome was altered in chronic lymphoid leukemia (CLL) and acute lymphoid leukemia (ALL). We decided to focus our studies on acute myeloid leukemia (AML).Expression profile of RIP1 and RIP3 was established by Q-RT PCR on CD34+ sorted cells of AML patients or healthy donors. Our first results show that if RIP3 is significantly under expressed in CD34+ cells of AML patients compared to healthy donors, there was no difference in RIP1 expression pattern in both cell types.To further understand the functional relevance of RIP3 down-regulation in the leukemia, we used a murine leukemic cell line (DA1-3b) in which RIP3 promoter is methylated, inhibiting its expression.A conditional expression system in DA1-3b cells has been realized (LacSwith II). IPTG (Isopropyl-beta-D-thiogalactoside) treatment (1mM) allows expression of the proteins of interest in these cell lines. We noticed that, 10 hours after expression’s induction, the wild-type RIP3 protein (RIP3-WT) induces apotptosis in DA1-3b cells. In order to decipher the role of each RIP3 domains in this cell-death-induced phenomenon, several mutants were employed. We used a mutant protein with a non functional kinase domain, RIP3 Kinase Dead (KD) and a mutant unable to interact with RIP1, RIP1-RHIM. Cell death analysis, performed by flow cytometry and by electron microscopy, shows that both RIP3-WT and RIP3-KD induce apoptosis in DA1-3b cells (respectively 15% and 50%) after 10 hrs of expression. However, these results show that RIP3-KD induces a stronger and more rapid cell-death than the wild-type protein. In agrement with previous findings, we found that the protein mutated in the RHIM domain cannot engage a cell-death process. Our results thereby suggest that the RIP3 kinase domain palys a major regulatory role in cell-death.Taking advantage of a mouse model of leukemia, we also performed an in vivo study of conditional expression RIP3-WT and –KD. As a matter of fact, DA1-3b cells, obtained from C3H mice are able to induce a leukemia in these mice after transplantation. We have shown that the inducible expression of RIP3-KD in DA1-3b cells can increase significatively mice survival. Moreover, we have shown that, in certain conditions, RIP3 could also induce necroptosis when apoptosis is prevented by a pan-caspase inhibitor, Z-VAD-FMK. Treating RIP3-WT expressing cells with 50µM of Z-VAD-FMK induces a strong mortality (45%) while it inhibits totally the apoptotic process in RIP3-KD expressing cells, allowing cell survival (10%).Using electronic microscopy, we were able to demonstrate that the use of Z-VAD-FMK leads to a switch from apoptosis to necroptosis. Thus, as the kinase dead protein is not able to induce this switch, the kinase domain could play an important role in necroptotic signaling. Preliminary results suggest that calpains, as well as caspase 12, could also be involved in apoptosis/necroptosis balance. It has been shown that RIP1 and RIP3 could play a role in Nf-kB pathway regulation. Studying the effects of RIP3-KD expression on Nf-kB pathway, we were able to demonstrate that it led to a specific cleavage of Nf-kB p65 protein, forming two fragments of about 25 kDa and 40 kDa. [...]