Atteintes médullaires et extramédullaires des leucémies aigues myéloïdes : rôle de CD36

Medullary and extramedullary involvement in acute myeloid leukemia : role of CD36

• Auteur / Autrice : Thomas Farge
• Direction : Florence Cabon, Audrey Carrière-Pazat
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Cancérologie
• Date : Soutenance le 01/10/2021
• Etablissement(s) : Toulouse 3
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Biologie Santé Biotechnologies (Toulouse)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Centre de Recherche en Cancérologie de Toulouse (2011-....)
• Jury : Président / Présidente : Catherine Muller
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Florence Cabon, Audrey Carrière-Pazat, Catherine Muller, Karin Tarte, Pierre-Yves Dumas, Alexandre Puissant, Guillaume Bossis, Nick Van Gastel
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Karin Tarte, Pierre-Yves Dumas, Alexandre Puissant

Mots clés

Mots clés contrôlés

Antigènes CD36

Cancer -- Thérapeutique

Leucémie myéloïde

Mots clés libres

Maladie extramédullaire

Leucémies aigues myéloïdes

CD36

Métabolisme

Métastase

Migration

Senescence

Thrombospondine-1

Cohorte

Chimiorésistance

Mitochondrie

OxPhos

Chimiothérapie

AraC

Extramedullary disease

Acute myeloid leukemias

CD36

Metabolism

Metastasis

Migration

Senescence

Thrombospondin-1

Cohort

Chemoresistance

Mitochondria

OxPhos

Chemotherapy

AraC

Résumé

La leucémie aiguë myéloïde (LAM) est une maladie maligne des cellules souches et progénitrices hématopoïétiques dont l'incidence annuelle est de 4/100000. Elle est caractérisée par l'accumulation de blastes immatures dans la moelle osseuse et le sang. La chimiothérapie d'induction conduit à une rémission complète des patients dans 90% des cas. Malgré ce taux élevé, le pronostic reste mauvais en raison de résistances à la chimiothérapie, à l'origine de rechutes. Précédemment, nous avons montré dans des modèles précliniques in vivo (modèles de xénogreffes dérivées de lignées ou de cellules de patients) que les cellules de LAM qui résistent à la chimiothérapie ont un métabolisme mitochondrial oxydatif très élevé qui contribue à la chimiorésistance. Des analyses transcriptomiques et par cytométrie en flux avaient mis en évidence que CD36, une protéine membranaire aux fonctions multiples, était enrichie dans cette population chimiorésistante. L'objectif de ma thèse a été de caractériser le rôle de CD36 dans le développement de la maladie médullaire et extramédullaire et dans la réponse à un traitement chimiothérapeutique. Une des fonctions bien décrite de CD36 est sa capacité à transporter des lipides. Nous avons donc fait l'hypothèse selon laquelle ce transport soutenait l'oxydation des acides gras et le métabolisme mitochondrial, mais nos expériences ont montré que cette fonction était mineure dans les blastes leucémiques. Dans des tumeurs solides, CD36 est nécessaire à la migration et à la dissémination métastatique des cellules. Etant donné qu'une maladie extramédullaire est présente chez environ un quart des patients atteints de LAM, nous avons émis l'hypothèse selon laquelle CD36 pouvait contribuer à la dissémination des blastes leucémiques, et que la maladie extramédullaire constituait une maladie comparable à un état métastatique plus résistant à la chimiothérapie. Par des techniques d'invalidation par shRNA et grâce à l'utilisation d'anticorps bloquants dans des lignées cellulaires et des cellules primaires de patients, nous avons montré que la protéine CD36 augmente la migration des cellules leucémiques vers différents types de stroma in vitro. In vivo, CD36 augmente la localisation des blastes leucémiques dans différents tissus extramédullaires, en particulier dans les tissus adipeux, le foie et les poumons. Dans trois modèles précliniques différents, nous avons montré que l'inhibition de CD36 augmente la durée de vie des souris lorsque celles-ci sont traitées par chimiothérapie. Chez l'homme, l'expression de la protéine CD36 est positivement corrélée avec la localisation extramédullaire des blastes et avec une survie réduite chez les patients de la cohorte de l'Institut Universitaire du Cancer de Toulouse. Ces travaux nous ont permis de proposer un nouveau rôle pour la protéine CD36 dans la localisation extramédullaire des blastes et dans la progression de la maladie après chimiothérapie. Une grande partie de la recherche se focalise sur les cellules leucémiques présentes dans la moelle osseuse. Considérer la LAM comme une maladie métastatique dans laquelle les niches extramédullaires participent au développement de la maladie et à la résistance aux traitements pourrait apporter une vision plus holistique de la LAM et permettre d'envisager de nouvelles stratégies thérapeutiques par l'inhibition de CD36 et le ciblage de la maladie extramédullaire.

Acute myeloid leukemia (AML) is a malignant disease of hematopoietic stem and progenitor cells with an annual incidence of 4/100,000. AML is characterized by the accumulation of immature blast cells in the bone marrow and blood. Induction chemotherapy leads to a complete remission of patients in 90% of cases. Despite this high rate, the prognosis remains poor due to resistance to chemotherapy, which leads to relapse. Previously, we have shown in preclinical in vivo models (xenografts of patient cells or cells lines) that AML cells that are resistant to chemotherapy display a high oxidative mitochondrial metabolism that contributes to chemoresistance. Transcriptomic analyses and flow cytometry experiments shown that CD36, a membrane protein with multiple functions, was enriched in chemoresistant cells. The aim of my thesis was to characterize the role of CD36 in medullary and extramedullary disease progression, and in the response of leukemic blasts to chemotherapeutic treatment. One of the well described functions of CD36 is its ability to transport lipids. We therefore hypothesized that this function could support fatty acid oxidation and mitochondrial metabolism, but our experiments showed that this function is minor in leukemic blasts. In solid cancers, CD36 fosters cell migration and metastatic spread. As an extramedullary disease is present in about a quarter of AML patients, we hypothesized that CD36 might contribute to the dissemination of leukemic blasts, and that extramedullary disease is comparable to a chemotherapy-resistant metastatic state. Using shRNA invalidation and blocking antibodies in cell lines and primary patient cells, we showed that CD36 increases leukemic cell migration toward different types of stroma cells in vitro. In vivo, CD36 increases the localization of leukemic blasts in various extramedullary tissues, in particular in adipose tissues, liver and lung. In three different preclinical models, we have shown that the inhibition of CD36 increases the life span of chemotherapy-treated mice. In humans, CD36 protein expression is positively correlated with extramedullary localization of blasts, and with a reduced survival in patients of the Toulouse University Cancer Institute cohort. This work allowed us to propose a new role for CD36 in the extramedullary localization of blasts and in the progression of the disease after chemotherapy. The research core on AML is focused on leukemic cells present in the bone marrow. Considering AML as a metastatic disease in which extramedullary niches are involved in disease's development and treatment resistance could provide a more holistic view of AML, opening new therapeutic strategies through CD36 inhibition and targeting of extramedullary disease.