Modélisation de la leucémie myelomonocytaire chronique par reprogrammation de cellules de patients.

Modeling chronic myelomonocytic leukemia by reprogramming patients cells

• Auteur / Autrice : Allan Beke
• Direction : Jean-Luc Villeval, Éric Solary
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Recherche clinique, innovation technologique, santé publique
• Date : Soutenance le 29/11/2017
• Etablissement(s) : Université Paris-Saclay (ComUE)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Cancérologie : biologie-médecine-santé (Villejuif, Val-de-Marne ; 2015-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Hématopoïèse normale et pathologique (Villejuif, Val-de-Marne ; 2015-2019)
• Partenaire(s) de recherche : établissement opérateur d'inscription : Université Paris-Sud (1970-2019)
• Jury : Président / Présidente : Michaëla Fontenay
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Jean-Luc Villeval, Éric Solary, Michaëla Fontenay, Raphaël Itzykson, Frédéric Rieux-Laucat, Hélène Cavé, Jean-Baptiste Micol
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Raphaël Itzykson, Frédéric Rieux-Laucat

Mots clés

Mots clés contrôlés

Cellules souches pluripotentes induites

Leucémie myélomonocytaire chronique

Mots clés libres

Srsf2

Cellules pluripotentes induites

Lmmc

Leucémie

Modélisation

Srsf2

Ipsc

Cmml

Leukemia

Modeling

Résumé

La leucémie myélomonocytaire chronique (LMMC) est une hémopathie myéloïde rare attribuée à l’accumulation d’évènements génétiques et épigénétiques dans une cellule souche ou progénitrice hématopoïétique. Les altérations génétiques somatiques récurrentes qui caractérisent cette maladie ont été identifiées: elles associent des altérations cytogénétiques non spécifiques chez 30% des patients et des mutations des gènes de la régulation épigénétique, de l’épissage, de la signalisation et de la transcription. Si certaines mutations influencent le phénotype (les mutations de RUNX1 génèrent une thrombopénie, celles de la signalisation une maladie proliférative, celles de KIT une mastocytose), elles ne sauraient résumer à elles seules l’expression phénotypique de la maladie. D’ailleurs, les médicaments hypométhylants restaurent une hématopoïèse équilibrée en modifiant le contexte épigénétique des cellules malades sans les éliminer. Il n’existe pas de lignée cellulaire de LMMC et les modèles murins n’en récapitulent que très partiellement les caractéristiques. L’objectif de mon travail de thèse a été de générer des cellules modélisant la maladie. J’ai transformé les cellules CD34+ de 2 patients en clones de cellules souches induites reprogrammées. Les clones obtenus à partir de l’un des patients ont été écartés du fait d’altérations génétiques supplémentaires acquises lors de la reprogrammation. Nous avons focalisé nos travaux sur 5 clones établis à partir des cellules CD34+ de l’autre patient et de 5 clones établis à partir de cellules CD34+ de deux sujets sains. Nous avons capturé 2 étapes de l’évolution moléculaire du clone, sans puis avec mutation KRASV12G. La différenciation hématopoïétique de ces clones en milieu semi-solide ou liquide récapitule les principales caractéristiques phénotypiques de la maladie. Par édition de gènes, nous avons ajouté dans certains clones la mutation SRSF2P95H observée dans les cellules de 50% des patients atteints de LMMC mais absente des cellules de la patiente étudiée. Nous montrons que l’hétérogénéité fonctionnelle et épigénétique des clones obtenus dépasse la seule hétérogénéité génétique et que la decitabine, un agent hypométhylant, a un effet cytotoxique faible mais améliorer l’équilibre de la production des cellules hématopoïétiques matures par des cellules génétiquement altérées.

Chronic myelomonocytic leukemia (CMML) is a rare hematological malignancy that has been related to the accumulation of genetic and epigenetic alterations in a hematopoietic stem or progenitor cell. Somatic recurrent mutations of coding DNA sequences have been in CMML cells, combining non-specific cytogenetic aberrations in 30% of the patients and mutations in epigenetic regulator, signal transduction, spliceosome and transcription factor genes. While some of these mutations directly affect disease phenotype (mutations in RUNX1 and thrombocytopeny, mutations in signaling pathways and proliferative disease, mutations in KIT and mastocytosis), they do not sum up the complex disease phenotype of this pathology on their own. Accordingly, hypomethylating agents restore a balanced hematopoiesis without eliminating clonal cells. There is no CMML cell line and murine models only partially recapitulate the disease. The objective of my thesis work was to reprogram hematopoietic stem/progenitor cells in order to model the disease heterogeneous expression. The clones established from one patient cells were discarded as their genetic background had been altered by reprogramming and cell culture. We analyzed in more details the behavior of 5 induced pluripotent stem cell lines established from a second patient and 5 other clones established from 2 healthy donor cells. We had captured 2 distinct genetic backgrounds of the patient clone, without or with KRASG12D mutation. Hematopoietic differentiation of these clones in semi-solid and liquid medium recapitulated the main characteristics of disease phenotype. With a gene editing tool, we introduced in some clones the SRSF2P95H mutation, observed in 50% of patient with CMML but missing in the studied patient. We noticed that functional and epigenetic heterogeneity of the clones exceeded their genetic heterogeneity and that the demethylating agent decitabine had limited cytotoxic effect but restored a more balanced production of hematopoietic cells by genetically abnormal cells.