Rôle du système XCT dans l'oncogènese des leucemies augües myeloïdes

Role of the Xc- system in the oncogenesis of acute myeloid leukemia

• Auteur / Autrice : Bryann Pardieu
• Direction : Raphaël Itzykson
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Oncogènese
• Date : Soutenance le 19/03/2021
• Etablissement(s) : Université Paris Cité
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Hématologie, oncogenèse et biothérapies (Paris ; 2014-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Génomes, biologie cellulaire et thérapeutiques (Paris ; 2009-....)
• Jury : Président / Présidente : Didier Bouscary
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Didier Bouscary, Valérie Bardet, Olivier Hérault, Aline Renneville
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Valérie Bardet, Olivier Hérault

Mots clés

Mots clés contrôlés

Repositionnement des médicaments

Ferroptose

Leucémie aigüe myéloïde

Cystéine

Mots clés libres

Leucémie myéloïde aiguë

Cystéine

Ferroptose

Repositionnement des médicaments

Acute Myeloid Leukemia

Cysteine

Ferroptosis

Drug Repurposing

Résumé

L'expression des programmes souches leucémique est associée à une résistance à la chimiothérapie basée sur un régime anthracycline-cytarabine dans les leucémies myéloïdes aiguës (LAM). En interrogeant les voies métaboliques associées aux cellules souches leucémiques et à la survie des patients dans plusieurs groupes de patients atteints de LAM, nous avons désigné SLC7A11 codant le transporteur de cystine xC- comme une dépendance potentielle des LAM. L'inhibition génétique et chimique de SLC7A11 permet d'altérer la viabilité ainsi que la capacité clonogénique des lignées cellulaires de LAM d'une manière dépendante de la cystéine. La sulfasalazine, un médicament largement disponible et présentant une activité inhibitrice de xC-, a montré une activité anti-leucémique sur des échantillons primaires de LAM dans des cultures ex vivo aussi bien à court et long terme. Des expériences de ChIP-Seq et des tests fonctionnels ont permis d'identifier SLC7A11 comme un gène dépendant du facteur de transcription BRD4 dans la LAM. Plusieurs voies métaboliques ont été impactées sur l'inhibition de la xC-, entraînant une déplétion de la quantité de glutathion dans les cellules leucémiques et la mort des cellules de façon dépendante du stress oxydatif, du en partie par un processus de ferroptose.Parmi huit médicaments anti-leucémiques, l'anthracycline daunorubicine a été identifié comme le principal agent synergique en l’associant avec la sulfasalazine in vitro. L'ajout de sulfasalazine à une concentration cliniquement pertinente a augmenté de manière significative l'activité anti-leucémique de la combinaison daunorubicine-cytarabine dans un panel de 48 échantillons primaires de LAM. Ces résultats ont été confirmés in vivo dans un modèle de xénogreffe dérivé du patient (PDX). Malgré une expression plus élevée des gènes du métabolisme de la cystéine et une plus grande dépendance à la cystine dans les LAM mutées par NPM1, le statut NPM1 n'a pas affecté l'activité anti-leucémique de la sulfasalazine, seule ou en association avec la daunorubicine et la cytarabine, dans les échantillons primaires de LAM. Collectivement, nos résultats démontrent l'importance de la cystine comme cible médicamenteuse, sa pertinence dans la LMA et suggèrent la possibilité d'utiliser la sulfasalazine pour le traitement de la LAM, en association avec la chimiothérapie

Expression of leukemic stemness programs is associated with resistance to anthracycline-cytarabine chemotherapy in Acute Myeloid Leukemias (AML). By querying metabolic pathways associated with leukemic stemness and survival in multiple AML patients’ datasets, we nominated SLC7A11 encoding the xC- cystine importer as a putative AML dependency. Genetic and chemical inhibition of SLC7A11 impaired the viability and clonogenic capacity of AML cell lines in a cysteine-dependent manner. Sulfasalazine, a broadly available medicine with xC- inhibitory activity, had anti-leukemic activity on primary AML samples in both short-term and long-term ex vivo cultures. ChIP-Seq and functional assays identified SLC7A11 as a BRD4-dependent gene in AML. Multiple metabolic pathways were impacted upon xC- inhibition, resulting in depletion of glutathione pools in leukemic cells and oxidative stress dependent cell death, partly through ferroptosis.Among eight anti-leukemic drugs, the anthracycline daunorubicin was identified as the top synergistic agent in combination with sulfasalazine in vitro. Addition of sulfasalazine at a clinically relevant concentration significantly augmented the anti-leukemic activity of a daunorubicin-cytarabine combination in a panel of 48 primary AML samples. These results were confirmed in vivo in a patient-derived xenograft model. Despite higher expression of cysteine metabolism genes and greater cystine dependency in NPM1 mutated AMLs, NPM1 status did not affect the anti-leukemic activity of sulfasalazine, either alone or in combination with daunorubicin and cytarabine, in primary AML samples. Collectively, our results nominate cystine import as a druggable target in AML and raise the possibility to repurpose sulfasalazine for the treatment of AML, notably in combination with chemotherapy