Rôle d’un oncogène dans la circulation des cellules malignes : influence de Bcr-Abl sur la fonction et l’expression du récepteur chimiokine CXCR4 dans le modèle de la leucémie myéloïde chronique

Bcr-Abl on CXCR4 receptor’s function and expression in the chronic myeloid leukemia model

• Auteur / Autrice : Jean-François Geay
• Direction : Fawzia Louache
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Thérapeutiques biotechnologiques
• Date : Soutenance en 2005
• Etablissement(s) : Paris 7
• Jury : Président / Présidente : Yves Beuzard
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Nicole Casadevall
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Fabrice Gouilleux, Dominique Émilie

Mots clés

Mots clés contrôlés

Chimiokines

Leucémie myéloïde chronique BCR-ABL positive

Récepteurs CXCR4

Leucémie myéloïde chronique

Résumé

La leucémie myéloïde chronique (LMC) est un syndrome myéloprolifératif qui se manifeste par la présence de la protéine cytoplasmique Bcr-AbI, responsable de la malignisation des cellulles. En particulier, la maladie se caractérise par la circulation anormale dans le sang des progéniteurs hématopoïétiques malins qui quittent prématurément la moelle osseuse, donnant lieu à une myélémie. Les bases moléculaires de ce phénomène sont encore peu connues. La chimiokine SDF-1 et son récepteur CXCR4 sont des éléments clés dans la régulation de la circulation des cellules hématopoïétiques normales. Ils jouent notamment un rôle majeur dans la rétention médullaire des progéniteurs CD34+. Dans le but d'expliquer la circulation anormale des cellules de LMC, nous avons émis l'hypothèse que p210B-Abl puisse moduler l'expression et/ou la fonction de CXCR4. Nous avons travaillé avec des cellules CD34+ de patients atteints de LMC en phase chronique et blastique, ainsi qu'avec la lignée hématopoïétique Mo7e exprimant le transgène p210Bcr-AbI. Nous montrons qu'il existe un effet-dose de p210B'Abl dans ses interactions avec CXCR4 : à un faible niveau d'expression (phase chronique de la maladie), l'oncoprotéine peut provoquer une diminution de la signalisation du récepteur. A plus forte concentration (phase blastique) elle induit une répression au niveau transcriptionnel du gène CXCR4. Ces données indiquent qu'en dehors de l'altération de la fonction de certaines protéines, p210Bcr-AbI peut affecter le mode d'expression de gènes régulant l'adhérence des progéniteurs malins au stroma médullaire. Le défaut de fonction CXCR4/SDF-1 dans ces cellules rend compte pour partie de leur capacité à migrer hors de la moelle, augmentant potentiellement la dissémination de la maladie. Une deuxième partie du travail a porté sur la physiologie du récepteur CXCR4 dans les CD34+ normales. Nous montrons que celui-ci est principalement de localisation intracellulaire, situé dans les compartiments des endosomes précoces des cellules. La distribution du récepteur en membrane est régulée de façon dynamique par une endocytose spontanée, indépendante du ligand SDF-1. Cette internalisation et le recyclage du récepteur en surface induisent une régulation fine de la réponse des cellules à SDF-1, conduisant vraisemblablement au contrôle de leurs capacités à rester dans la moelle ou à s'en échapper.

Chronic myeloid leukaemia (CML) is a myeloproliferative disease induced by the cytoplasmic p210Bcr-AbI oncoprotein. Myelemie is a characteristic feature at the onset of the disease. Today, molecular mechanisms responsible for the abnormal leukemic cells circulation are poorly understood. The SDF-1 chemokine and its cellular receptor CXCR4 are key molecules for the physiological circulation of hematopoietic cells. Of note, they are responsible for the medullar retention of CD34+ progenitors. We hypothesized that p2101Bcr-AbI may interact with SDF-1/CXCR4 axis in leukemic progenitor cells, thus explaining their circulation. We studied circulating CD34+ progenitor cells isolated from CML patients in chronic and blastic phases of their disease. As an in vitro model, the Mo7e cell line was also transduced with growing concentrations of p210Bcr-AbI retroviral vector and migration assays were performed. We shown a dose related effect of p210Bcr-AbI on CXCR4 expression and function : at a low level of expression, the oncoprotein down-regulated the CXCR4 signal transduction, leading to weak or no alteration of cell response to the SDF-1 chemokine. No alteration of CXCR4 membrane expression was seen. This was the case for CML cells from chronic phase of the disease. In contrast, the expression of CXCR4 and SDF-1 induced migration were low in blastic phase CML cells, suggesting either a dose dependent effect of Bcr-Abl or an event that is associated with the blastic transformation. We determined whether the low CXCR4 expression found in CML-BP CD34+ could be reversed by inhibition of Bcr-Abl activity. We show that tyrosine kinase inhibitor STI-571 induce an important up regulation of CXCR4 surface expression in blastic CD34+ cells, whereas no significant modulation of CXCR4 expression was documented in the control cells. Taken together, these results demonstrate that CXCR4 expression and function are nearly normal in chronic phase of the disease, but altered during blastic phase. They also suggest a dose-dependent effect of Bcr-Abl oncogene which may influence CXCR4 expression in vivo as functional inhibition of the tyrosine kinase activity rapidly restore CXCR4 expression. A second part of the work focused on physiological localization of CXCR4 in normal CD34+ cells. We show early endosomal spontaneous dynamical endocytosis, wich was SDF-1 independent. This work could be a prerequisite for the same study concerning CML CD34+ cells.