Leucémies aigüs lymphoblastiques T (LAL-T) et dérégulation épigénétique

T-cell Acute Lymphoblastic Leukemia (T-ALL) and epigenetic deregulation

• Auteur / Autrice : Aurore Touzart
• Direction : Vahid Asnafi
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Hématologie
• Date : Soutenance le 19/11/2018
• Etablissement(s) : Sorbonne Paris Cité
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Hématologie, oncogenèse et biothérapies (Paris ; 2014-....)
• Partenaire(s) de recherche : établissement de préparation : Université Paris Descartes (1970-2019)
• Jury : Président / Présidente : Mary Callanan
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Vahid Asnafi, Mary Callanan, Pierre Ferrier, Mathilde Hunault-Berger, André Baruchel, Christine Tran Quang
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Pierre Ferrier, Mathilde Hunault-Berger

Mots clés

Mots clés contrôlés

Épigénétique

Leucémie aigüe lymphoblastique

Mots clés libres

Leucémie aiguë lymphoblastique T

TAL1

ASNS

Méthylation de l’ADN

T-cell acute lymphoblastic leukemia

TAL1

ASNS

DNA methylation

Résumé

Les LAL-T sont des proliférations malignes de précurseurs lymphoïdes T bloqués à un stade précis de leur maturation. Si les anomalies génétiques impliquées dans la leucémogenèse T sont de mieux en mieux connues, les modifications de la régulation épigénétique sont beaucoup moins étudiées. Mon travail de thèse a consisté à étudier la dérégulation épigénétique intervenant dans les LAL-T au travers de 3 projets principaux. Dans le premier travail, nous avons identifié un mécanisme original de dérégulation de l’oncogène TAL1 consistant en la création d’un « neo-enhancer » oncogénique. TAL1 est l’un des oncogènes les plus fréquemment dérégulés dans les LAL-T. Cette dérégulation résulte principalement de translocations avec le locus du TCR ou des micro-délétions interstitielles SIL-TAL1, anomalies chromosomiques altérant des éléments de cis-régulation engendrant une expression ectopique monoallélique de TAL1. Mais dans une proportion importante de cas (environ 50%) de LAL-T TAL1+, une expression aberrante de TAL1 est observée sans que le mécanisme en cause ne soit identifié suggérant l’existence de mécanismes génétiques ou épigénétiques non connus. Nous avons découvert une nouvelle anomalie somatique consistant en une micro-insertion focale et récurrente 7 kpb en amont de TAL1, dans une région intergénique non-codante, responsable de la création d’un « neo-enhancer » oncogénique accompagné d’une modification des marques épigénétiques d’histones i.e. une substitution des marques répressives H3H27me3 par des marques activatrices H3K27ac. Ces micro-insertions sont un événement récurrent dans les LAL-T et ont été retrouvées dans 20% des LAL-T TAL1+ inexpliquées. Au travers du deuxième projet, j’ai tenté de mieux comprendre les bases biologiques à l’origine de différences de réponse au traitement. En effet, considérant deux groupes oncogéniques proches, le pronostic des patients TLX1+, déjà plutôt favorable dans le protocole LALA-94, n’a pas été significativement amélioré dans le protocole thérapeutique intensifié d’inspiration pédiatrique GRAALL 2003-2005 alors que les patients TLX3+ semblent avoir particulièrement bénéficié de ce dernier; les deux protocoles différant majoritairement par les doses de L-asparaginase. Nous avons montré que les patients TLX1+ exprimaient moins d’ASNS (Asparagine synthétase) que les patients TLX3+ et TLX- et que cette moindre expression résultait d’une inhibition épigénétique d’ASNS, à la fois par méthylation du promoteur et diminution des marques histones activatrices. Un niveau de méthylation d’ASNS bas est par ailleurs associé à une moindre sensibilité in vitro à la L-asparaginase. Enfin, la méthylation d’ASNS est un facteur pronostic indépendant pour les patients inclus dans le protocole GRAALL 2003-2005 suggérant que le statut de la méthylation d’ASNS au diagnostic pourrait intervenir dans l’adaptation des doses de L-asparaginase. Dans le troisième projet, je me suis intéressée à la méthylation globale de l’ADN. L’étude de la méthylation par MeDIP-array d’une série de 24 LAL-T nous a permis d’identifier des signatures de méthylation différentielle et de définir un panel minimum de 9 promoteurs de gènes dont l’étude de la méthylation par MS-MLPA a permis de déterminer un ratio de méthylation pour une large série de LAL-T adultes du GRAALL 2003-2005. Le statut de méthylation semble dicté par l’oncogène dérégulé avec en particulier les LAL-T TLX1+ ou TLX3+ associées à une signature d’hyperméthylation et les LAL-T SIL-TAL1+ à une signature d’hypométhylation. Ce statut de méthylation est par ailleurs un facteur pronostique indépendant. Ainsi, les patients hypométhylés ont un pronostic significativement plus défavorable que les patients hyperméthylés. Ensemble, ces résultats illustrent comment des perturbations de la régulation épigénétique peuvent intervenir à la fois dans l’oncogénèse des LAL-T mais aussi dans la réponse au traitement.

T-ALLs are rare lymphoid neoplasms characterized by the proliferation of immature T precursors arrested at specific stages of maturation. While the genetic abnormalities involved in T-ALL leukemogenesis are becoming better known, alterations in epigenetic regulation, a very important component of the cellular homeostasis, are much less studied. My work was to tsudy the epigenetic deregulation in T-ALL through 3 main projects. In the first project, we identified an original mechanism of TAL1 oncogene deregulation. TAL1 is one of the most frequently deregulated oncogenes in T-ALL. This deregulation results mainly from translocations with the TCRδ locus or micro-deletions SIL-TAL1, two chromosomal abnormalities altering cis-regulatory elements leading to monoallelic TAL1 expression. But in a significant proportion of cases (about 50%) of TAL1+ T-ALL, an aberrant expression of TAL1 is observed without recognized mechanism suggesting unknown genetic or epigenetic mechanisms. We discovered a new somatic alteration consisting of a focal and recurrent microinsertion 7 kbp upstream of TAL1, in a non-coding intergenic region, responsible for the creation of an oncogenic "neo-enhancer" accompanied by a modification of epigenetic histone marks i.e. a “switch” from H3H27me3 repressive marks to H3K27ac activating marks. These microinsertions are a recurrent event in T-ALL and have been found in 20% of “unresolved” TAL1+ T-ALL. Through the second project, I tried to better understand the biological bases for discrepancies in patients related response to treatment. Indeed, considering two close oncogenic groups, the prognosis of TLX1+ patients, already rather favourable in the LALA-94 protocol, has not been significantly improved in the paediatric-inspired GRAALL2003-2005 trial , whereas TLX3+ patients seem to have benefited particularly from the latter; the two protocols differing mainly by L-asparaginase doses. We showed that TLX1+ patients expressed less ASNS (Asparagine synthetase) than TLX3+ and TLX- patients and that this lower expression resulted from ASNS epigenetic silencing, both by methylation of the promoter and reduction of active histone marks. A low level of ASNS methylation is also associated with lower in vitro sensitivity to L-asparaginase. Finally, ASNS methylation is an independent prognostic factor for patients included in the 2003-2005 GRAALL trial suggesting that the ASNS methylation status may be relevant for the adaptation of L-asparaginase doses. In the third project, I was interested in the global DNA methylation. MeDIP-array methylation data of a series of 24 T-ALLs allowed us to identify differential methylation signatures. We then studied the methylation status in a large series of adult T-ALL by MS-MLPA using a predictor containing 9 gene promoters. We observed that main driver oncogenes dictated methylation status. TLX1+ and TLX3+ T-ALLs displayed a hypermethylated profile and conversely, SIL-TAL1+ cases were associated with a hypomethylated profile. This methylation status is also an independent prognostic factor and hypomethylated patients have a significantly unfavorable prognosis compared to hypomethylated patients. Together, these results illustrate how disruptions in epigenetic regulation can be involved both in the T-ALL oncogenesis and in the response to treatment.