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GUSTAVE ROUSSY
1er centre de lutte contre le cancer en Europe, 3 000 professionnels mobilisés

Biologie des leucémies de l’enfant

Responsable
Dr Thomas Mercher
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Secrétariat
Paule Zanardo
Tel : 01 42 11 42 33
Fax : 01 42 11 52 40
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Pavillon de recherche 2, Niveau 3
Pièce 342

Frise de présentation (bandeau): 
Biologie des leucémies de l’enfant

L'équipe Biologie des leucémies de l'enfant est rattachée à l’UMR 1170 Dynamique moléculaire de la transformation hématopoïétique et fait partie du réseau national sur les leucémies de l'enfant CONECT-AML et coordonne le consortium PEDIAC.

Les cancers pédiatriques affectent environ 1 enfant sur 600 et représentent la deuxième cause de décès des enfants en France. Les hémopathies malignes représentent 45% des cancers pédiatriques. Les caractéristiques cliniques des cancers pédiatriques suggèrent qu'ils ont des bases moléculaires différentes comparées aux cancers similaires chez l'adulte. Cependant, les mécanismes de la transformation leucémique et les bases de l'association exclusive entre plusieurs mutations et certains cancers pédiatriques sont mal connus.

L'objectif de nos études est d'identifier les bases moléculaires des leucémies de l’enfant et de caractériser les mécanismes de transformation afin de permettre le développement de nouvelles stratégies thérapeutiques. A la suite d'analyses génétiques ayant pour objectif d'identifier les altérations chromosomiques et géniques observées dans les leucémies, nous développons des modèles utilisant des cellules humaines (xénogreffes de cellules primaires de patients, approche CRISPR/Cas9) ou des modèles transgéniques. Les caractérisations moléculaires et fonctionnelles (ex: expression génique, état chromatinien, criblage fonctionnel par inactivation) sont analysées par des approches informatiques réalisées au sein de l'équipe et permettent l'identification de nouvelles cibles thérapeutiques.

Génétique fonctionnelle des leucémies aiguës mégacaryoblastiques

Nos travaux sur les leucémies de la lignée mégacaryocytaire (leucémie aiguë mégacaryoblastiques ou LAM7) associées à une mauvaise réponse aux traitements et un pronostic défavorable ont conduit à l'identification de plusieurs mutations et oncogènes de fusion récurrents impliquant des régulateurs de l'expression des gènes (ex: OTT-MAL et ETO2-GLIS2) (Mercher et al, PNAS 2001; Thiollier et al, JEM 2012).

Nos études fonctionnelles ont montré que la fusion OTT-MAL altère la signalisation Notch (Mercher et al. JCI 2009), qui joue un rôle dans le développement normal de la lignée érythro-mégacaryocytaire (Mercher et al, Cell Stem Cell 2008). Cependant, l'expression de la fusion OTT-MAL seule n’induit pas de développement leucémique chez la souris. Parmi les autres altérations génétiques récurrentes des LAM7 sont la Trisomie 21 et les protéines à activité tyrosine kinases.

Les LAM7 de novo avec ETO2-GLIS2 sont associées au pronostic le plus défavorable des LAM7 pédiatriques. Seules quelques mutations supplémentaires ont été identifiées dans ce sous-groupe suggérant que ETO2-GLIS2 pourrait être suffisant à la leucémogenèse. Nous développons des approches de modélisation (ex: CRISPR/Cas9, transgénique inductible, PDX, IPSC) afin de réaliser des caractérisations cellulaires et moléculaires (ex: transcriptome, accessibilité de la chromatine, interactants protéiques, approches à l'échelle de la cellule unique) visant à caractériser les conséquences de la fusion ETO2-GLIS2.

En utilisant des cellules leucémiques primaires de patients et des modèles, nous avons montré que la fusion ETO2-GLIS2 se lie à l'ADN à la fois par sa partie ETO2 et sa partie GLIS2, en particulier au niveau de régions régulatrices de l'expression génique appelées "enhancers". Elle contrôle, l'expression de facteurs de transcription majeurs. Elle active ERG qui est essentiel à l'expression d'un programme transcriptionnel associé aux cellules souches, incluant la régulation positive de l'expression du récepteur de facteur de croissance KIT. Elle réprime GATA1, qui est instructif pour la différenciation érythro/mégacaryocytaire. D'un point de vue mécanistique, nous avons montré que le programme transcriptionnel imposé par ETO2-GLIS2 dépend de l'interaction fonctionnelle entre ETO2-GLIS2 et ETO2 par l'intermédiaire du domaine NHR2 permettant l'oligomérisation d'ETO2. En effet, l'expression ectopique d’un peptide interférant avec le domaine NHR2 inhibe l'expression des gènes associés aux enhancers, rétablit l’équilibre d’expression des facteurs ERG et GATA1, et abroge la prolifération des cellules leucémiques ETO2-GLIS2 dans des modèles in vivo. Ces résultats établissent que l'interférence fonctionnelle avec l'activité des complexes transcriptionnels impliquant ETO2-GLIS2 inhibe la prolifération/survie de ces cellules leucémiques (Thirant et al. Cancer Cell 2017, Lopez et al. Trends in Cancer 2017).

Nous avons mis au point un modèle murin d'expression de ETO2-GLIS2 inductible par la doxycycline (coll. avec J. Schwaller, Bâle, Suisse). Nous avons confirmé que ce modèle développe des leucémies lors de l'induction de l'expression par fusion. Ce modèle nous a permis de montrer que les cellules fœtales sont plus permissives à la transformation par la fusion ETO2-GLIS2 que les cellules adultes et que cette propriété est associée à une activité différentielle des plusieurs facteurs de transcription, incluant GATA1 et CEBPA (Lopez et al. Cancer Discovery 2019). Nous poursuivons les analyses pour mieux comprendre l'activité des facteurs de transcription ainsi que l'influence des facteurs extrinsèques sur le développement tumoral.

Nous développons des modèles d'expression de la fusion ETO2-GLIS2 à partir de cellules humaines. Pour cela, nous suivons deux approches. Tout d'abord, nous utilisons les cellules iPSC permettant d'obtenir une hématopoïèse embryonnaire in vitro. Dans ce système, nous avons montré que la fusion altère la différentiation mégacaryocytaire, augmente l'autorenouvellement des progéniteurs et récapitule les dérégulations transcriptionnelles observées chez les patients (Bertuccio et al Hemasphere 2020). Ce modèle représente le premier modèle ETO2-GLIS2 utilisant des cellules humaines à un stade de développement précoce. D'autre part, nous collaborons avec l'équipe du Dr. F. Pflumio (CEA, Fontenay-aux-roses) pour l'utilisation de cellules primaires humaines à différents stades de développement.
Les données moléculaires obtenues permettent de développer de nouvelles approches précliniques ciblées en interaction avec des équipes expertes de la pharmacologie (coll. Dr. G. Barratt et Dr. F.X. Legrand, Paris Saclay) et des entreprises pharmaceutiques.

Génétique fonctionnelle des érythroleucémies humaines

Les leucémies aiguës érythroïdes (LAM6) sont des pathologies rares. Afin de les étudier, nous avons initié avec le groupe du Dr. J. Schwaller (Bâle, Suisse) un large travail collaboratif avec des équipes de l'institut Gustave Roussy (Dr. S. DeBotton et Dr. J.B. Micol) de centres cliniques français (Dr. E. Delabesse: Toulouse, Dr. D. Birnbaum: Marseille, Dr. L. Garcon: Amiens), de centres européens (Dr. P. Vyas: Angleterre, Dr. E. Anguita: Espagne, Dr. C. Dierks: Allemagne, Dr. A. Rambaldi: Italie, Dr. P. Valent: Autriche) et de centres internationaux (Dr. M. Caroll: USA, Dr. J. Maciejewski: USA, Dr. S. Kazuya: Japon, Dr. C. Carmichael: Australie) pour obtenir des échantillons de patients LAM6. Nous avons identifié des altérations génétiques et transcriptionnelles et avons classer les patients LAM6 en plusieurs sous-groupes moléculaires, incluant des patients présentant des mutations du gène TP53 et des patients présentant des altérations de régulateurs épigénétiques, tel que TET2 et DNMT3A. Nous avons également détecté des altérations de facteurs impliqués dans les complexes transcriptionnels GATA1 tels qu’ERG, ETO2 ou SKI, dans 18% des patients de notre cohorte, dont certaines décrites pour la première fois à notre connaissance dans les LAM6 humaine. Nous avons ensuite montré que l’expression de ces gènes dans des progéniteurs érythroïdes permet leurs transformations in vitro et induit des leucémies érythroïdes une fois injectées dans des souris. Nous avons également mis en évidence que l’inhibition d’ETO2 et de SKI dans des lignées cellulaires érythroïdes, permet une diminution de la prolifération cellulaire (Fagnan et al Blood 2020). Ce travail est actuellement poursuivi avec des études moléculaires des mécanismes contrôlés par ETO2 utilisant des modèles PDX et cellulaires d'inactivation de la fonction ETO2 (Fagnan et al, soumis).

 

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