Rôle des protéines du groupe polycomb dans la leucémie aiguë promyélocytaire associée à PLZF/RARA

Role of plycomb group proteins in PLZF/RARA mediated transformation

• Auteur / Autrice : Hanane Boukarabila
• Direction : Estelle Duprez
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie des eucaryotes
• Date : Soutenance en 2009
• Etablissement(s) : Aix-Marseille 2
• Ecole(s) doctorale(s) : Ecole Doctorale Sciences de la Vie et de la Santé (Marseille)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Épigénétique

Oncogènes

Leucémie aiguë promyélocytaire

Mots clés libres

Polycom

Résumé

Les leucémies aiguës promyélocytaires (APLs) sont caractérisées par un blocage de la différenciation des granulocytes au stade promyélocytaire et par une augmentation de la prolifération des cellules leucémiques dans la moelle osseuse. Ce phénotype est induit par des translocations chromosomiques spécifiques qui impliquent dans tous les cas le gène RARA générant ainsi des protéines de fusions X/RARAs. L’expression de ces dernières induit le blocage de la transcription des gènes cibles du RARA qui sont importants pour la différenciation granulocytaire. Les APLs associées à PML/RARA répondent d’une façon favorable à la thérapie différenciatrice de l’acide rétinoïque (AR) alors que les APLs associées à PLZF/RARA se révèlent résistantes à ce traitement. Cette différence de réponse a été expliquée par un modèle décrivant un recrutement de corépresseurs insensible au traitement par l’AR au niveau de PLZF/RARA. Cependant, l’existence de mutants de PLZF/RARA avoir perdu leurs propriétés oncogéniques sans pour autant perdu leur capacité à recruter ces complexes corépresseurs questionne ce modèle. De plus, l’observation que le traitement à l’acide rétinoïque dégrade la protéine PLZF/RARA explique mal l’absence de réponse et suggère l’intervention d’autres facteurs probablement de nature épigénétique capables de maintenir la répression induite par PLZF/RARA même après sa dégradation. Comme des résultats antérieurs suggéraient une interaction fonctionnelle entre PLZF et Bmi1, un membre du complexe PRC1 du groupe Polycomb, nous avons recherché à établir un lien entre les activités répressives des protéines PRC1 et les propriétés oncogéniques de PLZF/RARA. Dans cette optique, nous avons tout d’abord validé l’interaction entre PLZF/RARA et Bmi1 dans différents modèles cellulaires in vitro comme in vivo. De plus, nous avons montré que PLZF/RARA était capable de former un complexe stable avec les protéines du complexe PRC1 et de les recruter au niveau de ses gènes cibles in vitro comme in vivo. Le recrutement de ce nouveau complexe répresseur est spécifique à PLZF/RARA par rapport au RARA ou PML/RARA et n’est pas sensible au traitement AR. Finalement, nous avons testé l’importance de ce gain de fonction sur les propriétés de transformation de PLZF/RARA et nous avons montré que l’absence de Bmi1 réduit les propriétés oncogéniques de PLZF/RARA. L’ensemble de nos résultats montre l’implication directe du complexe PRC1 dans la transformation induite par PLZF/RARA et probablement le phénomène de la résistance qui l’accompagne. Mettre en évidence de nouveaux partenaires aide à mieux cerner les mécanismes impliqués dans la pathogenèse de cette leucémie et à améliorer les stratégiesthérapeutiques.

Acute promyelocytic leukemia (APL) is characterized by a differentiation block of granulocytes at the promyelocytic stage and an increase self renewal capacity by leukemic cells in the bone marrow. This phenotype is induced by specific chromosomal translocation always involving the RARA gene and leading to the generation of X/RARAs fusion proteins with gain of function and dominant negative effects on the original proteins. The expression of these fusions is sufficient to block the transcription of RARA’s target genes and induce leukemic phenotype in mice similar to those observed in human cases. PML/RARA-APL responds well to retinoic acid treatment and chemotherapy, whereas PLZF/RARA-APL responds poorly to both treatments, thus defining a resistant APL. The model that has been proposed to explain the distinct response describes a retinoic acidresistant binding site in PLZF/RARA for co-repressor recruitment. However, this model has been challenged with the description of PLZF/RARA’s mutants, which loose their oncogenic properties, but still interact with the co-repressors. Furthermore, PLZF/RARA’s degradation induced by retinoic acid treatment does not explain the lack of response and suggests the implication of others mechanisms mostly epigenetic, which maintain the repression induced by PLZF/RARA even after its degradation. As previous studies showed a functional interaction between PLZF and Bmi1, a member of the PRC1 Polycomb group, we wanted to assess the link between PRC1 repressive activities and PLZF/RARA oncogenic properties. For this purpose, we first validated the interaction between PLZF/RARA and Bmi1 in several cellular models in vitro and in vivo. Then, we showed that PLZF/RARA is able to form a stable complex with others PRC1 components and to recruit them to RARA’s target genes in vitro and in vivo. This recruitment was specific to PLZF/RARA when compared to RARA or PML/RARA and was unaffected after retinoic acid treatment. Finally, we attempted to evaluate the importance of this gain of function on the transformation mediated by PLZF/RARA. The loss of the leukemic phenotype from hematopoietic progenitors transformed with PLZF/RARA ex vivo led us to conclude that Bmi1 is necessary for this transformation. Thus, our findings demonstrate the involvement of an epigenetic mechanism in the PLZF/RARA mediated transformation and this could provide an interpretation of its related resistance phenomenon. The evidence presented here could help in better understanding of the mechanisms implicated in the pathogenesis of this type of leukemia and improve therapeutic strategies to overcome the disease.